1882 yılında İstanbul'da doğdu. Babası İsmail Fazıl Paşa'nın gönülsüzlüğüne rağmen, girdiği Harp Okulu'nda Mustafa Kemal ile aynı sınıfa düşmesi bir bakıma gelecekteki kaderini çizmiş oldu.
Cebesoy'un Beyrut'ta başlayan kıta hizmetleri, 1908'deki Roma Askeri Ateşeliği dışında, çok hareketli geçti.
Trablus'ta savaş başlar başlamaz (1911) oraya ilk gidenler arasındaydı. Balkan Savaşı sırasında Karadağ'da, Yanya Kalesinde, Pista ve Pisani muharebelerinde, 1. Dünya Savaşının başında tümen komutanı olarak katıldığı Kanal Hareketinde, büyük başarılar gösterdi. İstanbul Hükümeti'nin İçişleri Bakanı, Mustafa Kemal'in görevsizliğini bir genelgeyle açıklayınca Ali Fuat Paşa'da kendi bölgesindeki valilere ve mutasarrıflara kendisinden gelecek emirlere göre hareket edilmesini bildirdi (1919). Ayrıca, her tarafta Müdafaa-i Hukuk ve Reddi İlhak Cemiyetlerinin kurulacağını ilgililere hatırlattı. Bu çabaları takdirle karşılandığı için, Sivas Kongresi sonrasında Cebesoy, Umum Kuvayı Milliye komutanı olarak görevlendirildi.
Kendisini çekemeyenlerce Çerkez Ethem taraftarlığıyla suçlandı. Doğru olmadığı sonradan belgelerle ortaya konan bu suçlama üzerine, ayaklanmaların bastırılmasından sonra, Ankara'ya çağrılarak Moskova Büyükelçiliğine atandı. Mustafa Kemal'in talimatını yerine getirmekle yükümlü olduğu bu zor görevi başarıyla yürüttü ve 10 Mayıs 1921'de Ankara'ya dönerek Mecliste siyasi çalışmalarına başladı. Müdafaa-i Hukuk Cemiyeti başkanlığını yaptı. 1925'te Terakkiperver Cumhuriyet Fırkasının kurucuları arasında yer aldı. Ertesi yıl (1926) İzmir Suikasti dolayısıyla Ali Fuat Paşa da tutuklandı, yargılandı ve beraat etti.
Cebesoy'un ikinci dönem siyasi hayatı İnönü'nün Cumhurbaşkanlığı yıllarında başladı. Milletvekili olarak tekrar Meclise girdikten sonra Bayındırlık Bakanlığı (1939-1943) ve bir ara TBMM Başkanlığı da (1947-1950) yaptı. 1968 yılında öldü.