Заботясь о поднятии международного значения Сардинии, Кавур убедил короля и парламент принять активное участие в Крымской войне 1854—1855 годов на стороне Франции и Англии. Ближайшей целью Кавура во внешней политике было сближение с Парижем, при помощи которого он намеревался вытеснить Австрию из Италии, а внутри страны — усиление армии и флота, возведение укреплений и усовершенствование путей сообщения с целью подготовки к войне с Австрией. В июле 1858 года император Франции Наполеон III и Кавур заключили соглашение, по которому Франция содействовала присоединению к Пьемонту Ломбардии и Венеции. Впоследствии, в ходе трёхмесячной Австро-итало-французской войны 1859 года, которая завершилась поражением Австрии, Пьемонт получил Ломбардию, отдав за неё Франции Савойю и Ниццу. В то же время Кавур был недоволен Виллафранкским миром и подал в отставку.