Pada abad-abad ke-3 hingga ke-5, negeri-negeri keindiaan iaitu Funan dan pewarisnya Chenla bertaut di wilayah yang kini menjadi Kemboja dan Vietnam barat daya. Selama lebih 2,000 tahun Kemboja menyerap pengaruh dari India dan menurunkannya ke atas tamadun-tamadun Asia Tenggara lain yang kini adalah Thailand dan Laos.[13] Tidak banyak lagi yang dipastikan akan negeri-negeri ini, tetapi Funan dan Chenla ada tertulis dalam babad-babad dan rekod peruftian Cina. Adalah dipercayai bahawa wilayah Funan mungkin merangkumi pelabuhan yang dikenali oleh pengkaji bumi Yunani terkemuka Claudius Ptolemy sebagai "Kattigara". Babad-babad Cina menandakan bahawa kemangkatan Raja Jayavarman I dari Chenla sekitar 690 M disusuli oleh pergolakan yang menyebabkan terbahaginya wilayah Chenla kepada Chenla Darat dan Chenla Air yang dipimpin oleh raja-raja yang lemah di bawah naungan Jawa.

Dari tinggalan negeri Chenla ini bangkitlah Empayar Khmer yang mantap pada tahun 802 apabila Jayavarman II (memerintah c.790–850) mengisytiharkan kemerdekaan daripada Jawa dan menobatkan dirinya sebagai Dewaraja. Baginda bersama para pengikutnya menubuhkan agama dewaraja dan melancarkan penaklukan demi penaklukan yang membentuk sebuah empayar yang gemilang di wilayah berkenaan pada abad ke-9 hingga abad ke-15.[14] Ketika pemerintahan Jayavarman VIII, empayar Angkor diserang oleh tentera Mongol pimpinan Kublai Khan, tetapi baginda dapat membeli kedamaian.[15] Sekitar abad ke-13, datangnya sami-sami dari Sri Lanka yang memperkenalkan agama Buddha Theravada ke Asia Tenggara.[16] Agama Buddha tersebar dan akhirnya menggantikan agama Hindu dan agama Buddha Mahayana sebagai agama terulung di Angkor, tetapi hanya dijadikan agama rasmi pada tahun 1295 apabila Indravarman III mengambil alih tampuk kuasa.[17]

Empayar Khmer merupakan empayar terbesar di Asia Tenggara pada abad ke-12. Pusat kekuasaannya ialah Angkor di mana terbinanya ibu kota demi ibu kota pada kemuncak kegemilangan Empayar tersebut. Pada tahun 2007, usaha sebuah pasukan penyelidik berbilang bangsa yang menggunakan gambar-gambar foto satelit dan teknik moden sebagainya mencapai kesimpulan bahawa Angkor adalah kota praindustri terbesar di dunia dengan rebakan bandar seluas 1,150 batu persegi (3,000 km2).[18] Kota Angkor yang mampu menampung sejumlah sejuta orang penduduk[19] serta Angkor Wat selaku kuil keagamaan yang paling terkenal dan paling elok terpelihara masih dijadikan peringatan akan zaman lampau Kemboja selaku kuasa utama serantai. Biarpun dalam kemerosotan, Empayar Khmer kekal sebagai kuasa unggul di Asia Tenggara sehingga kejatuhannya pada abad ke-15.