С началом войны революционной Франции против 1-й коалиции европейских держав в апреле 1792 г. Карно отправляется на фронт, знакомится с офицерами и солдатами, лично участвует в боевых действиях против интервентов.
С осени 1792 г. – он уже комиссар Конвента и выезжает на различные фронты. В годы революционных войн выполнял эту миссию неоднократно, лично переписывался с боевыми генералами, решал вопросы о назначениях и составлял планы кампаний; в критический для Республики момент он настойчиво внедрял новую тактику войны: «Нужно атаковать внезапно, стремительно, не оглядываясь назад. Нужно ослеплять как молния и бить молниеносно». Карно резко выделялся глубокими знаниями военного дела, энергией и решительностью от многих других комиссаров, являвшихся сугубо гражданскими людьми, не имевшими никакой военной подготовки и зачастую только мешавшими командующим армиями выполнять свои прямые обязанности. Так, в частности, Карно принимал активное участие в организации обороны французских войск в Восточных Пиренеях, затем во Фландрии и ряде других районов.
После измены генерала Ш. Дюмурье в апреле 1793 г. именно Карно принял на себя общее руководство французскими войсками в Северной Франции. Именно он на пару с генералом Ж. Журданом нанес противнику поражение (как принято считать, одно из четырех судьбоносных для республиканской Франции!) в сражении при Ваттиньи (15—16 октября 1793 г.), прямо на поле боя разжаловал генерала Пьера-Гийома Грасьена, давшего приказ отступить своей бригаде, приведённой в беспорядок фланговой атакой неприятеля.
Военно-административные способности Карно были высоко оценены революционным правительством Французской республики. В августе 1793 г. он был введен в состав Комитета общественного спасения (высший военно-политический орган республики в период якобинской диктатуры), где с 14 августа 1793 г. возглавил стратегическое руководство вооруженными силами республиканской Франции. На этом посту Карно проявил незаурядные военные дарования, выдвинулся как выдающийся военный организатор борьбы, французского народа против объединенных сил европейской реакции и внутренней контрреволюции.
Он выдвинул план создания массовой армии и явился одним из основных руководителей, воплотивших этот грандиозный план в жизнь. Под его непосредственным руководством были сформированы 14 армейских объединений, проведена военная реформа, в результате которой коренным образом реорганизована и приспособлена к новым условиям вся военная система Франции.
23 августа 1793 г. по настоянию Карно Конвент принял декрет о всеобщей