Cousin-Montauban liittyi Ranskan armeijaan vuonna 1814 ja osallistui vuoden 1823 Espanjan-sotaretkeen. Vuosina 1831–1857 hän palveli Algeriassa ja yleni 1847 everstiksi, 1851 prikaatinkenraaliksi ja 1855 divisioonankenraaliksi, minkä jälkeen hän oli Oranin alueen kuvernöörinä. Cousin-Montauban oli pari vuotta divisioonankomentajana Ranskassa, kunnes vuoden 1859 lopussa hänet valittiin komentamaan ranskalaista armeijaa, joka yhdessä brittijoukkojen kanssa lähti sotaretkelle Kiinaan. Brittien tuella hän löi kiinalaiset 21. syyskuuta Palikaon taistelussa lähellä Pekingiä ja eteni pääkaupunkiin 12. lokakuuta. Kiinan johto joutui pakon edessä taipumaa rauhaan 25. lokakuuta. Cousin-Montaubanin joukot osallistuivat myös kansainvälistä paheksuntaa herättäneeseen Pekingin kesäpalatsin ryöstöön. Häntä pidettiin kuitenkin Ranskassa sankarina, ja kotimaahan palattuaan hän sai monia kunnianosoituksia. Joulukuussa 1860 hänet nimitettiin senaattoriksi ja 1862 keisari Napoleon III antoi hänelle Palikaon kreivin arvon. Sen jälkeen hän toimi armeijakunnan komentajana.