Cavaignac gikk inn i hæren som ingeniøroffiser i 1824. Han tjenestegjorde i Morea (Peloponnes) i 1828. Han ble utnevnt til kaptein. Da revolusjonen brøt ut i 1830 var han stasjonert ved Arras. I 1831 ble han fjernet fra aktiv tjeneste som konsekvens av sin erklærte republikanisme,[trenger referanse] men i 1832 ble han innkalt til aktiv tjeneste igjen og han ble kort tid senere utstasjonert i Algerie.
Han hadde kommandoen over den utsatte forposten Tlemcen i cirka femten måneder. Dette var en kommando som han ble valgt ut til av marskalk Bertrand Clausel (1836–1837). Han sto også i forsvaret av Cherchell i 1840. Nesten samtlige av de kamper han ledet på slagmarken ble vunnet. I 1844 ble Cavaignac forfremmet til graden Maréchal de camp, og han ble tildelt forskjellige distriktskommandoer, fortrinnsvis i Algerie, frem til 1848, da den provisoriske regjeringen utnevnte ham til generalguvernør i provinsen med rang som general i denne divisjonen som var stasjonert der.[trenger referanse]
Stillingen som krigsminister ble også tilbudt til Cavaignac, men han nektet å ta imot denne posisjonen på grunn av sin uvilje mot den da sittende franske regjeringen.[trenger referanse] Da han ankom Paris igjen den 17. mai1848 fant han hovedstaden i en svært kritisk tilstand. Flere opptøyer hadde allerede funnet sted i landet og i resten av Europa. I november dette året ble Den andre franske republikk grunnlagt.
Ved presidentvalget som ble gjennomført dette året stilte Cavaignac som republikaner til valg mot prins Louis Napoléon, hvis onkel var keiseren Napoléon Bonaparte. Han ble etterfulgt av Napoleon III av Frankrike som utropte seg selv til keiser av Frankrike.
Cavaignac tilhørte senere opposisjonen under prins Napoleons presidentskap og ble ved statskuppet 2. desember 1851 arrestert, men etter kort tid sluppet fri igjen. Han giftet seg siden med en datter av den rike bankieren Odier og trakk seg tilbake fra politikken.
I 1857 ble han valgt til folkerepresentant for Paris 3. arrondissement, men døde allerede 28. oktober samme år på sitt slott Ournes i departementet Sarthe.
