Ο Καρνό συμμετείχε στην Παλινόρθωση των Βουρβόνων υπό τον Λουδοβίκο ΙΗ', αλλά τον Ιούλιο του 1814 δημοσίευσε το "Υπόμνημα στο βασιλιά" του 1814, στο οποίο κατήγγειλε τον βασιλιά για τάση προς επιστροφή στον απολυταρχισμό. Κατά τη διάρκεια των Εκατό ημερών, όταν ο Ναπολέων προσπάθησε να αποκαταστήσει την εξουσία του, ο Καρνό υπηρέτησε ως υπουργός Εσωτερικών και, μετά την ήττα του Ναπολέοντα στο Βατερλώ, ο Καρνό τον ενθάρρυνε να αντισταθεί, αλλά μάταια. Η δεύτερη Παλινόρθωση σηματοδότησε το τέλος της πολιτικής καριέρας του.