Bei den Wahlen 1839 wurde er aus Paris zum Mitglied der Abgeordnetenkammer gewählt. Im Parlament gehörte er der äußersten Linken an, obwohl er manchmal Thiers unterstützte. In seiner Schrift "Les radicaux et la charte" (1847) bekannte er sich offen als Republikaner. Während der Februarrevolution von 1848 sprach er sich für die Republik aus. Die Provisorische Regierung von 1848 ernannte Carnot zum Minister des öffentlichen Unterrichts und des Kultus. Er behielt diese Position nur bis zum 5. Juli, wobei ihm in der relativ kurzen Zeit viel gelang.