Vervolgens werd Cosnac aangesteld tot aartsbisschop van Sens in 1830, tijdens de laatste weken van het Bourbon-regime. Met de Julirevolutie van 1830 vluchtte koning Karel X weg. Aartsbisschop Cosnac wou ook vluchten doch, de schoondochter van Karel X, Marie Thérèse, verbood hem te vluchten. Cosnac installeerde zich in Sens als aartsbisschop, nadat hij goedkeuring gekregen had van paus Pius VII. In Sens stimuleerde Cosnac de oprichting van katholieke scholen door 3 congregaties. Tijdens zijn pontificaat in Sens schreef Cosnac een lofrede over paus Gregorius XVI (1833). Tevens schreef hij een catechismus (1841) en communiegebeden.