1905’te Binbaşı oldu. Ertesi yıl Rumeli Demiryolları Müfettişliğine getirildi. Bu görevi sırasında, İttihat ve Terakkinin Rumeli’de örgütlenmesinde etkin rol oynadı. Cemiyetin "bölük" adı verilen yerel birimlerini oluşturdu. 1907’de 3. Ordu Kurmay Heyetine atandı. Burada Binbaşı Fethi (Okyar ) ve Kolağası Mustafa Kemal ile birlikte çalıştı.
Babıali Baskını (23 Ocak 1913) olarak bilinen, hükümet darbesinin ardından İttihatçılar başa geçince, İstanbul Muhafızlığına getirildi. Fransız yanlısı olarak bilinen Cemal Paşa, I. Dünya Savaşına girerken, Fransız desteğini kazanmak amacıyla Fransa’ya gitti. Ama siyasal ittifak sağlayamadı ve bunun üzerine, Alman yanlısı Enver ve Talat Paşalarla birlikte, 2 Ağustos 1914’de yapılan Osmanlı-Alman İttifakını destekledi. Osmanlı Devletinin I. Dünya Savaşına girmesi üzerine Bahriye Nazırlığının yanı sıra, II. Ordu Komutanı olarak görevlendirildi.
Cemal Paşa 1908-1918 döneminde İttihat ve Terakkinin önde gelen yöneticilerindendi. Özellikle "Üç Paşalar İktidarı" olarak ta bilinen, 1913-1918 arasında Osmanlı Devleti’nin iç ve dış siyasetinin belirlenmesinde etkin rol oynadı. 1917 yılı Aralık ayında İngiliz Generali Allenby’nin ilerlemesi karşısında, Osmanlı Ordusunun peş peşe yenilgiye uğraması üzerine, Dördüncü Ordu Komutanlığı görevinden ayrılarak İstanbul’a geldi.
Cemal Paşa, İttihat ve Terakki Fırkasının 1917 yılındaki son olağan kongresinde, merkez-i umumi azalığına getirildi. Talat Paşa kabinesinin istifasından sonra 1-2 Kasım 1918 tarihinde İttihat ve Terakki’nin yedi lideriyle birlikte ülke dışına kaçan Cemal Paşa, önce Berlin, daha sonra da Münih ve İsviçre’ye giderek ittihatçıların yurt dışı faaliyetlerinin düzenlenmesinde önemli roller oynadı. Osmanlı’da yaşayan Arap unsurlarının isyanına sebep olmakla suçlanan Cemal Paşa Divan-ı Harb-i Örfi tarafından gıyaben idama mahkum edildi. Daha sonra Rusya’ya giden Cemal Paşa, Afgan ordusunun modernleştirilmesi için Afganistan’a gitti. Bolşeviklerin siyaset değişikliği ve Hacı Sami Beyin aleyhindeki propagandası sonucu Tiflis’e gitti.
Burada yaverleriyle birlikte 21 Temmuz 1922 günü öldürüldü. Cenazesi Erzurum’a getirilerek bu şehirde defnedildi. İttihat ve Terakkinin spor ve kültür etkinliklerini yürüten Türk Gücü Cemiyeti ve Müdafaa-i Milliye Cemiyetinin kurucuları ve yöneticileri arasında yer alan Cemal Paşa’nın, Plevne Müdafaası (1898), Alte Denkmaeler aus Syrien, Palastina und West Arabien (1918; Suriye, Filistin ve Batı Arabistan’daki Eski Anıtlar) ve Cemal Paşa Hatırası 1913-1922 (ö 1923 / Hatıralar, vb 1959,1977) adlı eserleri yayımlanmıştır.
