Vallankumouksen puhjettua Carnot liittyi sen kannattajiin. Hän tuomitsi vuonna 1791 julkisesti kuningas Ludvig XVI:n pakoyrityksen ja vaati tasavallan perustamista. Hänet valittiin elokuussa 1791 Pas-de-Calais’n edustajana lakiasäätävään kansalliskokoukseen. Hän kuului kansalliskokouksen opetus- ja diplomatiavaliokuntiin. Tasavaltalaisena Carnot vaati sotilaille samoja kansalaisoikeuksia kuin siviileille ja arvosteli varuskuntakapinan kukistamista Nancyssa. Hän kannatti sodanjulistusta keväällä 1792. Tuileries’n palatsin valtauksen jälkeisenä päivänä 11. elokuuta 1792 kansalliskokous lähetti Carnot’n tiedottamaan Ranskan Reinin-armeijalle monarkian kukistumisesta.