Noyes sert dans l'armée de l'Union durant la guerre civile. Il aide à l'organisation du 39e régiment d'infanterie de l'Ohio(en) et en est récompensé par sa nomination comme premier major le . Pendant quelques mois, il est colonel du régiment. Il est gravement blessé à la cheville lors d'une escarmouche au Moulin de Ruff le pendant la campagne d'Atlanta et en conséquence doit être amputé de la jambe gauche. Trois mois plus tard, le Major GeneralJoseph Hooker affecte Noyes, toujours convalescent et qui utilise des béquilles, au commandement du camp Dennison(en) près de Cincinnati, et le nomme brigadier général. Noyes commande le poste jusqu'au quand il démissionne pour devenir avocat en ville.
Il est élu au poste de gouverneur en 1871, battant un autre ancien officier de l'armée de l'Union, le colonel George Wythe McCook(en) de plus de vingt mille voix. Il occupe un mandat de deux ans entre 1872 à 1874, renforçant les lois d'inspection des mines de charbon et faisant la promotion de la conservation du poisson. Il perd sa réélection en 1873 par 817 votes, 50,1 % - 49,9 %.
Il est plus tard nommé Ambassadeur des États-Unis en France de 1877 à 1881 par le président Rutherford B. Hayes, récompense de mécénat pour son ferme soutien à son compagnon d'armes Buckeye pendant la campagne présidentielle de Hayes.
