Era hijo de Lazare Carnot, ministro de la Guerra durante la Revolución francesa y cursó estudios en la Escuela Politécnica. En 1814 se incorporó al cuerpo de ingenieros del Ejército, en el que permaneció hasta 1828.

Muy pronto se sintió atraído por las propiedades del calor y su aplicación a dispositivos de interés técnico. En 1824 publicó su famosa obra Reflexions sûr la puissance motrice du feu et sûr les machines propres à développer cette puissance (Reflexiones sobre la potencia ...