Nato a Torino il 10 febbraio 1763 da Roberto e Giustina Genolla Taparelli (morta nel dare alla luce il figlio), Cesare, come tutti i nobili savoiardi, seguì un rigido addestramento militare che lo vide, nel corso della giovinezza, servire in vari reggimenti in diverse città del Regno. Sposatosi nel 1788 con Cristina Morozzo di Bianzè, Cesare partecipò alla prima coalizione antifrancese del 1792 (durante la quale fu preso prigioniero) servendo fedelmente prima Vittorio Amedeo III e poi, dopo il trattato di Cherasco del 1796, il successore Carlo Emanuele IV, offrendosi in ostaggio al posto del sovrano pur di lasciarlo a guida del Paese. Quando poi Carlo Emanuele fuggì in Sardegna e gli Stati sabaudi furono occupati dalle truppe rivoluzionarie francesi, il d'Azeglio rimase legato alla causa dinastica fino al ritorno di Napoleone dalla Campagna d'Egitto e la vittoria di Marengo.