Acceptant la proclamation de la République en février 1848, Carnot devient ministre de l'Instruction publique dans le gouvernement provisoire. Au ministère il fonda l'École d'administration destinée à préparer les administrateurs gouvernementaux ; elle fut de courte durée mais l'idée en fut reprise pour l'École nationale d'administration. Il introduisit la méthode de Lancaster (voir l'École mutuelle) dans beaucoup d'écoles (cours du soir, supports d'adultes et petites bibliothèques). Il accrut les salaires des professeurs des écoles, auxquels il demandait « d'enseigner aux enfants les vertus de la République démocratique. » Il était par ailleurs franc-maçon et avait été initié dans la loge "Les Incorruptibles" en 1840. En avril 1848 il est élu représentant du peuple de la Seine à l'Assemblée constituante.