Карно был назначен (14 августа 1793) членом Комитета общественного спасения, причём ему было вверено заведование персоналом и движением войск.
В составе Комитета Карно оставался до 5 марта 1795 и проявил изумительную деятельность, создав четырнадцать армий, организуя оборону по всей границе и руководя военными действиями. Изучение архивов Комитета общественного спасения показало, что все декреты и вся переписка по военным операциям были делом Карно. Огромные услуги, оказанные им, были оценены современниками, присвоившими ему почетное прозвание «организатора победы».
С 5 по 19 мая 1794 Карно занимал пост Председателя Конвента.
Избранный в 1795 членом Директории, Карно вместе с Бонапартом выработал план похода в Италию. С апреля по июль 1796 и с мая по август 1797 Карно был президентом Директории. Став первым консулом Бонапарт назначил Лазаря Карно генерал-инспектором армии, а в апреле 1800 — военным министром. Не разделяя многих взглядов и планов Бонапарта, Карно в октябре 1800 года вышёл в отставку. Избранный в марте 1802 членом Трибуната, Карно подал голос против учреждения почётного легиона, против пожизненного консульства и против установления империи.
Как учёный, Карно в основном занимался математическим анализом и геометрией. Ещё будучи членом Директории, он издал (1797) свои «Размышления о метафизике исчисления бесконечно малых», переведённые на английский и немецкий языки. Начиная с 1801, Карно написал ряд ценных монографий и мемуаров. Важнейшие из них (также переведены на иностранные языки): «О соотношении геометрических фигур» (1801); «Геометрия положения» (1803) и другие.
В 1810 Карно издал составленный им по поручению Наполеона «Трактат о защите крепостей», переведённый почти на все европейские языки (выдержки были переведены на русский язык генералом Н. А. Зварковским). Углублённо он занимался вопросом надобности комплексных чисел и разбором различных способов обоснования анализа, выступал с критикой теории аналитических функций Жозефа Луи Лагранжа, что стало одной из предпосылок реформы анализа в начале XIX века. Стал предшественником Жана-Виктора Понселе в вопросах проективной геометрии.
В 1814 Карно был назначен губернатором Антверпена, оборона которого составляет один из блестящих военных подвигов Карно. Монархическая реакция против революции побудила Карно издать брошюру, в которой он с большой смелостью отстаивал завоевания революции и указывал ошибки королевской власти и роялистов.
Когда Наполеон вернулся с острова Эльбы (20 марта 1815), Карно был назначен министром внутренних дел и возведён в графское достоинство. После битвы при Ватерлоо и вторичного отречения Наполеона Карно был избран членом временного правительства и принимал все меры к предупреждению занятия Парижа союзными войсками.
24 июля 1815 правительство Людовика XVIII издало декрет об изгнании Карно. Он покинул родину, не имея средств к существованию. По паспорту, предоставленному Александром I, он уехал в Варшаву. Однако польский климат был тяжел для него.
Он поселился в Магдебурге, где и провёл последние годы жизни.
Умер Лазар Карно 2 августа 1823 в Магдебурге, Германия.
В 1834 в Антверпене воздвигнут памятник Карно в честь защиты этого города в 1814, а в 1881 поставлена статуя Карно на родине его, в Ноле.
В 1889 останки Карно перевезены из Магдебурга в Париж и погребены в Пантеоне.
Сыновья Карно «разделили между собой» профессии отца:
Сади Карно — великий физик, основоположник термодинамики.
Ипполит Лазар Карно — политик.
Внук Лазара Карно, сын Ипполита, Мари Франсуа Сади Карно, был инженером, политиком и президентом Франции, убит анархистом 25 июня 1894.
