Babası Anvers'i korurken, kendisi de arkadaşlarıyla Paris'in savunmasına katıldı. 1814' de istihkâm yüzbaşı oldu. Babasının gözden düşmesi yüzünden terfii gecikince, kendini ordudan açığa çıkarttırdı.
Gazların genleşmesi ve buharların özellikleri ile ilgili teorik araştırmalara bağlandı. 1824' de "Ateşin Devindirici Gücü ve Bu Gücü Elverişli Biçimde Geliştiren Makineler Üzerine Düşünceler" adlı küçük kitabından 200 adet yayınlandı.
Isının hareket enerjisine dönüşmesinin ancak, sıcaklıkları farklı iki ısı kaynağı kullanarak olabileceğini ileri sürdüğü bu kitabı, çok sonra Lord Kelvin ve Clapeyron sayesinde unutulmaktan kurtuldu. Bu prensibe "Carnot prensibi" denildi.
1831' de yazdığı notları da ancak, 1871' de yayınlandı. Bu notlarda; ısı ile iş arasındaki eşdeğerlik kanununu belirtiyor ve kalorinin mekanik eşdeğerini oldukça doğru olarak veriyordu. Termodinamiğin temel iki prensibini ilk defa açıklaması bakımından, bu bilim dalının kurucusu sayılabilen Carnot, 1832' de (yaş 36) Paris'de koleradan vefat etti.
