Dzięki odwadze wykazanej podczas bojów w Algierii w 1844 był już generałem brygady. Krótko po wybuchu rewolucji lutowej awansował do stopnia generała dywizji. Otrzymał również nominację na gubernatora Algieru w 1848, której to prowincji nadał nazwę „Republiki Algieria”.
Dwukrotnie piastował urząd ministra wojny Francji, od 20 marca do 5 kwietnia 1848 oraz od 17 maja do 28 czerwca 1848. Wcześniej odmawiał, gdy proponowano mu objęcie tego urzędu, wolał bowiem walczyć o mandat do Zgromadzenia Narodowego. Zmienił zdanie po wygraniu wyborów. W czerwcu 1848 musiał zmierzyć się z robotnikami protestującymi przeciw wyeliminowaniu własnych przywódców ze Zgromadzenia Narodowego. Cavaignac krwawo stłumił demonstracje i został przewodniczącym rządu, zyskując rzeczywistą władzę we Francji. Na tym stanowisku przystąpił do realizacji republikańskich reform o umiarkowanym charakterze. Rozszerzył wyborcze prawo i uchwalił nową republikańską konstytucję. Pozyskał uznanie przez Rosję swego republikańskiego rządu i zakończył konflikt między Królestwem Sardynii a Austrią we Włoszech.