1960年其父逝世后，西哈努克宣誓就任国家元首。1970年3月18日朗诺-施里玛达集团政变后，他寓居北京，并于同年3月23日宣布成立柬埔寨民族统一阵线并任主席，领导民族解放斗争。1974年4月17日，民族统一阵线在柬埔寨取得全面胜利后，他就任民主柬埔寨国家主席。1976年4月，他辞去国家主席职务。1981年3月，他成立争取柬埔寨独立、中立、和平与合作民族团结阵线，并亲自担任主席至1989年8月27日。1982年7月9日，他就任民主柬埔寨(1990年2月3日改名为柬埔寨)主席。1991年7月17日，他被推举为柬埔寨全国最高委员会主席。同年10月23日，他率柬埔寨全国最高委员会全体成员出席巴黎会议，并签署了“关于全面政治解决柬埔寨冲突的协定”。11月14日返回金边后，他被柬埔寨四方一致拥戴为国家元首。

1993年6月14日，柬制宪会议通过决议，完全恢复西哈努克亲王在1970年3月18日违宪政变前的一切权利和地位，并授予他国家元首的所有权力。同年9月24日，柬埔寨颁布新宪法，恢复君主立宪制。同日，王位委员会一致选举西哈努克为国王、终身国家元首。2004年10月6日，西哈努克国王发表告同胞书，宣布由于健康等原因决定退位。 西哈努克说自己身上的癌细胞已全部消失。

西哈努克国王是中国人民的老朋友。他长期致力于中柬友好事业，并多次访问中国。他曾先后创作了《怀念中国》、《万岁，人民中国;万岁，主席毛泽东》和《啊，中国，我亲爱的第二祖国》等赞颂中柬友好的歌曲。他也曾多次慷慨解囊，向中国遭受自然灾害的地区捐款。

1999年4月30日，应中国国家主席江泽民的邀请，西哈努克国王在莫尼列王后的陪同下到中国昆明出席’99昆明世界园艺博览会开幕式。2008年8月，西哈努克与夫人莫尼列来华出席第29届北京奥运会相关活动。

西哈努克1952年4月与诺罗敦·莫尼列·西哈努克结婚。他们生育了诺罗敦·西哈莫尼国王和诺罗敦·诺林达拉邦王子。

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