Après la révolution du 4 septembre 1870, III. Carnot fut nommé maire du 8e arrondissement de Paris et maintenu dans ses fonctions par les élections du mois de novembre suivant. Porté à la fois candidat à l'assemblée nationale, aux élections du 8 février 1871, dans les départements de Seine-et-Oise et de la Seine, il échoua, dans ce dernier, mais fut élu dans l'autre, le cinquième sur onze ; il alla siéger sur les bancs de la gauche républicaine, dont il devint président. Au mois de mars 1873, il fut également président du comité chargé d'appuyer la candidature de III. de Rémusat à Paris contre celle de M. Barodet. Il a été élu, le 15 décembre 1875, sénateur inamovible par l'Assemblée nationale. M. Carnot a voté l'expulsion des princes (21 juin 1873).

M. Carnot a publié: Gnimna, nouvelle, traduite de Van der Welde (1824); Chants helléniques, traduits de Wilhelm Müller (1828) ; Exposé de la doctrine saint-simonienne (1830) ; Mémoires de Henri Grégoire, ancien évêque de Blois (1837, 1 vol.); Quelques réflexions sur la domesticité, et Des devoirs civiques des militaires (1838); Sur les prisons et le système pénitentiaire (1840); Mémoires de Bertrand Barère, avec David d'Angers (1842-43, 4 vol.) De l'esclavage colonial (1855); Mémoires sur Carnot, par son fils (1861-64, 2 vol.); De la suspension des droits électoraux (1868) et l'Instruction populaire, avec M. J. Simon (1869), dans la Bibliothèque libérale; la Révolution française (1869-72, 2 vol.); des Notices sur divers personnages de la Révolution, dont la dernière est consacrée à Lazare Hoche (1874); des discours, mémoires, brochures d'actualité, etc. Il a collaboré à l'Organisateur, au Producteur, au Globe, à l'Encyclopédie nouvelle, à la Liberté de penser, etc., outre les publications déjà citées. — M. Carnot est membre libre de l'Académie des sciences morales et politiques. 