ศาสนาที่สำคัญในกัมพูชาคือศาสนาพุทธ มาตั้งแต่สมัยพระเจ้าชัยวรมันที่ 7 โดยก่อนหน้านั้น ศาสนาฮินดูเป็นศาสนาที่มีความสำคัญมาเป็นเวลากว่าพันปี ศาสนาคริสต์นิกายโรมันคาทอลิกเผยแพร่เข้ามาพร้อมกับมิชชันนารีจากฝรั่งเศส เมื่อราวพุทธศตวรรษที่ 23-24 ศาสนาอิสลามนิกายสุหนี่เป็นที่นับถือในหมู่ชาวจาม ส่วนชาวเขมรเชื้อสายจีน นับถือศาสนาพุทธนิกายมหายาน ลัทธิขงจื๊อ และความเชื่อดั้งเดิมของชาวจีน
ศาสนาพุทธเข้ามาสู่กัมพูชาเมื่อราว พุทธศตวรรษที่ 10 โดยศาสนาพุทธนิกายเถรวาทเป็นศาสนาประจำรัฐตั้งแต่พุทธศตวรรษที่ 18 ยกเว้นช่วงที่เขมรแดงครองอำนาจ ในปัจจุบันมีจำนวนเป็น 95% ของประชากรทั้งหมด ประวัติศาสตร์ของศาสนาพุทธในกัมพูชายาวนานเกือบสองพันปี ผ่านระยะเวลาของอาณาจักรต่างๆที่สืบทอดมาจากจักรวรรดิเขมร การเข้าสู่กัมพูชาเกิดได้สองเส้นทาง คือรูปแบบดั้งเดิมของศาสนาพุทธที่ได้รับอิทธิพลของศาสนาฮินดูเข้าสู่อาณาจักรฟูนันโดยพ่อค้าที่นับถือศาสนาฮินดู ในเวลาต่อมา ศาสนาพุทธได้เข้าสู่กัมพูชาอีกทางหนึ่งในช่วงอาณาจักรพระนคร โดยผ่านทางอาณาจักรมอญคือทวารวดีและหริภุญไชย
ในช่วงพันปีแรกของจักรวรรดิเขมร กัมพูชาปกครองด้วยระบบกษัตริย์แบบฮินดูและมีกษัตริย์ที่เป็นชาวพุทธเป็นบางครั้ง เช่นพระเจ้าชัยวรมันที่ 1 ของฟูนัน และพระเจ้าสุริยวรมันที่ 1 ศาสนาพุทธรูปแบบต่างๆดำรงอยู่อย่างสันติภายใต้การปกครองของกษัตริย์ที่นับถือศาสนาฮินดู และประเทศเพื่อนบ้านที่นับถือศาสนาพุทธนิกายเถรวาท
หลังจากกัมพูชาได้รับเอกราชจากฝรั่งเศส พระนโรดม สีหนุได้นำเสนอพุทธสังคมนิยม โดยเน้นความเสมอภาค ความเป็นอยู่ที่ดีของคนจน จนกระทั่งเข้าสู่ยุคของเขมรแดงที่ศาสนาเป็นสิ่งผิดกฎหมาย มีการทำลายวัด พระพุทธรูป เผาทำลายคัมภีร์ทางศาสนา มีการตีความศาสนาเพื่อรับใช้การปฏิวัติ หลังจากเขมรแดงสิ้นสุดอำนาจใน พ.ศ. 2522 สาธารณรัฐประชาชนกัมพูชายังควบคุมพระสงฆ์อย่างเคร่งครัด พระสงฆ์ต้องเข้าอบรมลัทธิคอมมิวนิสต์แบบโซเวียต ยุบรวมธรรมยุติกนิกายกับมหานิกายเข้าด้วยกัน จนถึงสมัยราชอาณาจักรกัมพูชา พุทธศาสนาจึงได้ฟื้นตัวอีกครั้ง
กัมพูชาได้รับอิทธิพลจากศาสนาฮินดูมากในช่วงเริ่มต้นของอาณาจักรฟูนันโดยมีฐานะเป็นศาสนาประจำรัฐ กัมพูชายังเป็นที่ตั้งของสถานที่สำคัญทางศาสนาฮินดูรวมทั้งนครวัด
ศาสนาอิสลามเป็นศาสนาของชาวจาม (บางครั้งเรียกเขมรมุสลิม) และชนกลุ่มน้อยชาวมลายูในกัมพูชา ใน พ.ศ. 2518 มีมุสลิมในกัมพูชาราว 150,000 - 200,000 ในกัมพูชา ในสมัยเขมรแดง มีมุสลิมจำนวนหนึ่งถูกสังหาร ชาวจามในกัมพูชามีทั้งที่นับถือนิกายสุหนี่และชีอะห์
ชาวจามมีมัสยิดเป็นของตนเอง ใน พ.ศ. 2505 มีมัสยิดประมาณ 100 แห่งในประเทศ ตั้งแต่ราวพุทธศตวรรษที่ 24 มุสลิมในกัมพูชาได้รวมตัวกันให้เกิดเอกภาพ ภายใต้การควบคุมของผู้นำศาสนา 4 ระดับคือ มับตี ตุกกาลิห์ รายากาลิก และตะวันปาเก สภาในหมู่บ้านของชาวจามประกอบด้วยฮาเก็ม 1 คน และมีกาติบ บิหลั่น และลาบีได้หลายคน ผู้นำศาสนาทั้งสี่ระดับและฮาเก็มจะได้รับการยกเว้นภาษีและได้รับเชิญให้เข้าร่วมในการเฉลิมฉลองระดับชาติ เมื่อกัมพูชาได้รับเอกราช ชุมชนมุสลิมอยู่ภายใต้อยู่ภายใต้การควบคุมของสภาที่มีสมาชิก 5 คน ซึ่งเป็นตัวแทนชาวมุสลิมอย่างเป็นทางการ และรวมทั้งการติดต่อกับประเทศมุสลิมอื่นๆ ชุมชนมุสลิมแต่ละแห่ง จะมีฮาเก็มเป็นผู้นำชุมชนและมัสยิด อิหม่ามเป็นผู้นำการละหมาด และบิหลั่นเป็นผู้เรียกผู้ที่มีศรัทธาให้มาทำละหมาดทุกวัน คาบสมุทรจรอยจังวาร์ใกล้กับพนมเปญเป็นศูนย์กลางทางจิตวิญญาณของชาวจาม สำนักงานระดับสูงของมุสลิมอยู่ที่นั่น ในแต่ละปี จะมีชาวจามไปเรียนศาสนาที่กลันตัน ในมาเลเซีย บางส่วนไปศึกษาที่เมกกะ ซึ่งมีชาวจามเพียง 7% ที่ได้รับเตอร์บันซึ่งแสดงถึงการเป็นผู้รู้ทางศาสนาใน พ.ศ. 2499
มิชชันนารีกลุ่มแรกที่มาสู่กัมพูชา นำโดยกัสปาร์ ดาครูซ สังกัดคริสตจักรโดมินิกันชาวโปรตุเกส ระหว่าง พ.ศ. 2098 – 2099 แต่การเผยแพร่ศาสนาล้มเหลว ในช่วงที่เป็นอาณานิคมของฝรั่งเศส ศาสนาคริสต์มีอิทธิพลน้อยมากในกัมพูชา ใน พ.ศ. 2515 คาดว่ามีชาวคริสต์ในกัมพูชาประมาณ 20,000 คน ส่วนใหญ่เป็นนิกายโรมันคาทอลิก ก่อนการขับไล่ชาวเวียดนามใน พ.ศ. 2513 – 2514 คาดว่ามีชาวคริสต์ในกัมพูชาถึง 62,000 คน ตามสถิติของเวียดนาม เมื่อ พ.ศ. 2496 สมาชิกของนิกายโรมันคาทอลิกในกัมพูชามีประมาณ 120,000 คนในกัมพูชา โดยเป็นชาวเวียดนามในกัมพูชาราว 50,000 คน ชาวคริสต์ที่เหลืออยู่ในกัมพูชาเมื่อ พ.ศ. 2515 ส่วนใหญ่เป็นลูกหลานของชาวฝรั่งเศส ใน พ.ศ. 2496 มีมิชชันของคริสตจักรอเมริกันยูนิทาเรียนอยู่ในโรงเรียนฝึกหัดครูพนมเปญ และมีมิชชันแบปทิสต์ทำงานในพระตะบองและเสียมราฐ พันธมิตรมิชชันนารีและคริสเตียนก่อตั้งในกัมพูชาเมื่อ พ.ศ. 2466 และมีสมาชิกราว 2,000 คนใน พ.ศ. 2505
กิจกรรมของมิชชันนารีอเมริกันนิกายโปรเตสแตนต์เพิ่มขึ้นในกัมพูชา โดยเฉพาะในกลุ่มชาวจามและชนเผ่าต่างๆหลังรัฐประหาร พ.ศ. 2513 และการก่อตั้งสาธารณรัฐเขมร มีรายงานว่ามีผู้นับถือนิกายโปรเตสแตนต์ 2,000 คนใน พ.ศ. 2505 และใน พ.ศ. 2525 มีรายงานว่ายังมีหมู่บ้านชาวคริสต์ในกัมพูชา แต่ไม่ได้รายงานเรื่องจำนวน รวมทั้งนิกายของพวกเขา ใน พ.ศ. 2523 มีชาวเขมรที่นับถือศาสนาคริสต์ลงทะเบียนเป็นผู้อพยพในค่ายผู้อพยพในประเทศไทยมากกว่าจำนวนที่เคยมีรายงานใน พ.ศ. 2513 ใน พ.ศ. 2530 คาดการณ์ว่าเหลือชาวคริสต์ในกัมพูชาไม่กี่พันคน ปัจจุบันมีชาวคริสต์ที่นับถือนิกายโรมันคาทอลิกในกัมพูชาราว 20,000 คน คิดเป็น0.15% ของประชากรทั้งหมด
ชนเผ่าในที่สูงหรือชาวเขมรบนมีระบบความเชื่อเป็นของตนเอง มีจำนวนประชากรราวๆ 100,000 คนโดยเป็นการนับถือผีและวิญญาณในธรรมชาติ มีหมอผีเป็นผู้นำทางจิตวิญญาณ ในกลุ่มของชาวเขมรบนนี้ ความเชื่อของชาวราเดและชาวจรายมีพัฒนาการที่ดี ทั้งในด้านจิตวิญญาณและกฎทางศาสนา
