Gürsel, birlik komutanlıkları ve karargâh görevlerinde 45 yıl süren askerlik hizmetinde bulundu.
Gürsel, aktif askerlik görevine Çanakkale Savaşı’na katılarak başladı. 45 yıl süren askerlik kariyerinde, Kara Kuvvetler Komutanlığı’na bağlı çeşitli birliklerde komutanlık ve karargah görevlerinde hizmet verdi. Askeri ögrencilik senelerından bu yana, popülerliği ve kendisine duyulan sevgi sebebiyle dostlarınca “Aga” lakabı verildi ve vefatına kadar hep Cemal Aga olarak bilindi.
1. Tümen’de üstün başarı ile verdiği hizmetleri için kıdem zammı ile taltif edildi. Büyük Taarruz’da fiilen görev başında muharebede bulunarak Harb Madalyası ve İstiklal Madalyası ile taltif edildi.
27 Mayıs Darbesi öncesinde Kara Kuvvetleri Komutanı olan Gürsel; 2 Mayıs 1960’da ziyareti sırasında sohbet ettiği Türkiye Cumhuriyeti Millî Savunma Bakanı Ethem Menderes’e ve bundan dolayı hükümete kişisel görüşlerini altını çizerek Cumhurbaşkanı Celâl Bayar’ın istifasını istediği tarihi bir mektubu 3 Mayıs 1960’ta yazdı.Bu mektubunda Başbakan Adnan Menderes’in halk aracılığıyla çok sevildiğini altını çizerek Bayar yerine Cumhurbaşkanlığına getirilmesini önerdi. Gürsel emekliliğe gönderildi ve zorunlu izinle İzmir’e gitti.
Silahlı Kuvvetlerin tüm kademelerine iletilen ve ordunun mutlaka siyasetten uzak kalmasını tavsiye eden veda mektubunda Gürsel’in ifadeleri: “Ordunun ve taşıdığınız üniformanın şerefini daima yüksek tutunuz. Şu sırada memlekette esen hırslı politika havasının zararlı tesirlerinden kendinizi korumasını biliniz. Ne pahasına olursa olsun politikadan katiyyen uzak kalınız. Bu, sizlerin şerefi, ordunun kudreti ve memleketin kaderi için özeni haizdir.” idi.
27 Mayıs 1960 tarihinde albay ve daha alt kademedeki subaylarca gerçekleştirilen darbe sonrasında 3. Ordu Komutanı Orgeneral Ragıp Gümüşpala’nın Milli Birlik Komitesi’ne (MBK) önderlerinin kim olduğunu sorması ve eğer başlarında kendisinden daha kıdemli bir asker olmadığı takdirde 3. Ordu ile birlikte Erzurum’dan Ankara’ya yürüyüp isyana son vereceğini bildirmesi üzerine, ihtilalciler zorunlu izindeki Orgeneral Cemal Gürsel’i askeri uçakla İzmir’den Ankara’ya getirdiler. Gürsel MBK’nın daveti ile başkanlık görevini üstlendi ve ihtilal önderi olarak kabul edildi. Kendisiyle yapılan 16 Temmuz 1960 tarihli bir gazete (Cumhuriyet) görüşmesinde ise, ‘Şebeke zaten hazırdı. Ben şahsen ordunun siyasete katılmasını istemiyor ve genç dostlarımın (ihtilal) girişimlerine engel oluyordum. İşler öyle bir düzeyye geldi ki, ordunun siyasete karışmasına karşı olmama rağmen, onları görevlerinde serbest bıraktım. Şimdi bütün hedefim, adalet ve ahlak prensiplerine dayalı bir idareyi yeniden kurmaktir.’ açıklamasında bulundu.
Cemal Gürsel, 27 Mayıs 1960 günü öğle saatlerinden sonra, İstanbul ve Ankara Üniversiteleri Hukuk Fakültelerinin öğretim üyeleri Ord. Profesör Sıddık Sami Onar, Ord. Prof. Hıfzı Veldet Velidedeoğlu, Prof. Ragıp Sarıca, Prof. Naci Şensoy, Prof. Hüseyin Nail Kubalı, Prof. Dr. Tarık Zafer Tunaya, Doç. Dr. İsmet Giritli, Prof. İlhan Arsel, Prof. Bahri Savcı, Prof. Muammer Aksoy ve hocalarına yardım eden İstanbul Üniversitesi Hukuk Fakültesi asistanı (eski YÖK Başkanı ve uzmanlık alanı Anayasa hukuku olan) Prof. Erdoğan Teziç’i kabul etti. Ord. Prof. Sıddık Sami Onar, heyet adına : “Bugün içinde olduğunuz durumu adi ve siyasi bir hükümet darbesi saymak doğru değildir.” ifadesinde bulundu. Heyet, Gürsel aracılığıyla yeni bir Türkiye’nin anayasa (1961) taslağını hazırlamakla resmen vazifelendirildi.
Cemal Gürsel, 30 Mayıs 1960 tarihinde TBMM Genel Kurulu’nda okunan programda “İkinci Cumhuriyet” tanımını ilk kez şu cümlelerle kullandı:
Tutuklu gazeteci ve öğrencilerin serbest bırakılmasını, yasaklı kapatılmış gazetelerin yeniden açılmasını sağladı. Emekliye ayrilan Orgeneral Ragıp Gümüşpala’ya Demokrat Partilileri bir araya getiren Adalet Partisi’ni kurma gorevini verdi. Anayasanın sonrasında en önemli sorun Yassıada’daki yargılamanın sonuçlarıydı. Bu noktada Cemal Gürsel’in gücü fakat 15 idamı üçe indirmeye yetti. Devlet Başkanı Cemal Gürsel ve İsmet İnönü’nun, diğer dünya önderleri ile birlikte Adnan Menderes ve diger iki kabine uyesinin idam cezalarının affı dilekleri, Milli Birlik Komitesi’nin idam cezalarının onaylanma kararlarının seçimle kurulacak olan yeni meclis aracılığıyla verilmesi dilekleriyle birlikte, yönetimi sivil iradeye bırakmaya yanaşmayan Silahlı Kuvvetler Birliği aracılığıyla geri çevirildi.
Gürsel başbakanlık ve cumhurbaşkanlığı görevleri için Ankara ve İstanbul’daki çesitli akademisyenlere ve doktorlara teklifte bulundu ve destek verdi. Kendisinin seçilmesi için dolaylı veya doğrudan hiçbir girişim veya lobi faaliyetinde bulunmadı.
Halk oyuna sunulan ve kabul gören yeni Anayasa gereğince, 10 Ekim 1961 tarihinde yapılan genel seçimlerden sonra oluşturulan yeni Türkiye Büyük Millet Meclisi aracılığıyla cumhurbaşkanlığına seçildi.
Yüksek Adalet Divanı aracılığıyla verilen idam kararlarının onaylanmasıyla alakalı aleyhte oy kullanmıştır.
Türkiye’nin Birleşmiş Milletler Güvenlik Konseyi geçici kullanıcı hesabıne 1961’de kabulünü sağladı.
Meclis’te çoğunluğa sahip iktidar partisinin her istediğini kontrolsüz yapabilme zihniyetini politikadan uzaklaştırmak için, Türkiye Cumhuriyeti Anayasası ile verilen görevleri yapmak ve yetkileri kullanmak üzere demokrasinin “emniyet supabı” olarak görülen Anayasa Mahkemesini, Cemal Gürsel, 25 Nisan 1962 tarihinde Ankara’da ilk defa yürürlüğe soktu. Kutsal Emanetler, Topkapı Sarayı muhafaza depolarından ilk kez, 31 Ağustos 1962 tarihinde modern müzecilik anlayışına uygun bir biçimde Türk halkına ve dünyaya sergilenmeye başlandı. Kendisinin direktifi ile “Diyanet İşleri Başkanlığı Kuruluş ve Görevleri Hakkında Kanun” 22 Haziran 1965 de kabûl edilmiş ve Diyanet İşleri Başkanlığı’na yeni bir yapı kazandırılmıştır.
ABD ile SSCB içindeki Küba Füze Krizinde, batı tarafında Türkiye’nin komünizme karşı koruyuculuk görevini yürüttü.
İngiltere kraliçesi II. Elizabeth ve ABD başkan yardımcısı Lyndon B. Johnson’u evinde ağırladı. İngiltere askeri uçaklarının Türk hava sahasını Kuveyt’i tehdit eden Irak’a karşı kullanması için izin çıkardı. Avrupalı önderlerle olan yakın diplomatik ilişkileri aracılığıyla, Avrupa Birliği 1963 Ankara Anlaşmasını ve bir yıl sonrada Assosiye Üyelik konumuna Türkiyenin ulaşmasını sağladı. Kıbrısdaki Türklere uygulanan mezalim ve katliamın devamı üzerine, 7 Ağustos 1964 tarihinde, Türk Hava Kuvvetlerine bağlı jetler, Kıbrıs üzerinde ihtar uçuşu yaptı. Kıbrıs’ta Rumlar saldırılarını ve katliamlarını artırınca, Başkomutan ve Cumhurbaşkanı Cemal Gursel’in emriyle 8 Ağustos 1964 de askeri hedefler bombalamaya başlandı. Kore savaşından sonraki bu ilk Türk askeri harekatı, Sovyetler Birliği Başkanı Nikita Kruşçef’in Başbakan’a mesaj göndererek itidal tavsiye etmesi üzerine, 10 Ağustos 1964 tarihinde tamamlandı.
O günkü şartlarda, İstanbul ve Ankara radyolarının dinlenemediği Doğu Anadolu’da ardından bütün Doğu Anadolu’ya hitap edecek olan ilk radyo istasyonunun merkezi konumlu Erzurum’da kurulmasını sağladı ve açılış konuşmasında “Aziz Doğulu vatandaşlar; Sizleri yabancı radyoları dinlemekten kurtarmak için Erzurum’da bir radyo istasyonu tesis ettik. Ve bugün neşriyata başlıyoruz. Yabancı radyolardan çok defa fesat, fitne hatta zehir gelir. Erzurum radyosu sizleri bu kötülüklerden koruyacak, kendi temiz kelimelerimizle milli meselelerimizi öğrenecek, güzel seslerimizle şarkılarımızı dinleyeceğiz. Erzurum radyosu, doğu illeri ve yurdumuz için mutlu olsun. Bu vesileyle, tüm doğulu vatandaşlarıma sevgi ve saygı hislerimi ifade ederim.” ifadelerini kullandı. Daha sonra Türkiye Radyo ve Televizyon devlet kurumu’nu başkent Ankara’da organize ederek, televizyon hizmetlerinin yurda ilk kez getirilmesini sağladı.
Cemal Gürsel Türkiye tarihinde ilk kez planlı ekonomiye geçiş, Devlet Planlama Teşkilatı ve Devlet İstatistik Enstitüsü kuruluşu, 5 yıllık kalkınma planları, sendikalar, grev ve toplu anlaşma yasalarının çıkarılması, Ortak Pazar kullanıcı hesabı, SSCB ile iyi ilişkiler kurulması, Kıbrıs’a garantör ülkeler aracılığıyla müdahalesi, Cumhuriyet öncesi Erzurum ve Doğu Anadolu’da işgalcilerle işbirlikçi, isyancı azınlıklarca katledilen 250.000 sivil Türk halkının anıtsal temsili hususunda ulusal ve tarihsel önderlik niteliğinde çalışmalar yaptı. Milli İstihbarat Teşkilatı Kuruluşu yasası ve düzenlemesi, Milli Güvenlik Kurulu’nun başlangıç ve geliştirilmesi, Türk ordusunun modernizasyonu, İran, Pakistan ile birlikte bölgesel kalkınma organizasyonunun kurulması, Avrupa ve Orta Asya memleketlerini bağlayan mikrodalga radyo iletişim ağı kurulması, Güneydoğu Anadolu’nun kalkınma ve geliştirilmesi planları, Basın Yayın Yüksek okulunun ilk kuruluşu, Turizm Bakanlığı’nın kurulması da yine kendisinin Türkiye Cumhuriyeti’ne olan katkılarıdır. Ayetullah Humeyni ve Mustafa Barzani’ye Türkiye’ye sığınma izni ve korunma verdi. Sinema ve görsel sanatlara duyduğu ilgi ve verdiği destek ile ülkenin batıda turistik amaçlarla kitlelere tanıtılabilmesi düşüncesi, İngiliz yazar Eric Antler’in romanının Paris ve İstanbul’da çekilen, Peter Ustinov’un oynadığı “Topkapı” isimli popüler filme başarıyla uygulanması ile birleştirildi. Aynı bağlamda, Turizm’de Türkiye’nin dış propagandasına yardım maksadıyla, ABD başkanı John F. Kennedy’nin en sevdiği kitaplardan olan Ian Fleming’in “Rusya’dan Sevgilerle” (James Bond, From Russia with Love)romanının İstanbul’da 1962-63 senelerında filme çekilmesinde öncülük etti. Cumhurbaşkanı onayına sunulan yasa tekliflerini bir kez daha Meclis’te görüşülmek uzere geri gönderme uygulamasını 1963’de başlattı. Milletvekili gazeteci Cihat Baban, Politika Galerisi isimli kitabında Cemal Gürsel’in kendisine “Eğer Süleyman Demirel Adalet Partisi’nin başına geçebilirse bütün dertleri hallederiz. Aydın adam, yobazlığa yüz vermez. Benim gözüm de arkada kalmaz. O başkan olsun diye ben fazla çalışıyorum. Bir muvaffak olursam rahat edeceğim..” dediğini iddia eder. Toplumda görme kaybı ve körlüğün önlenmesi için hayır yardımı amacını güden ülkeler arası Lion’s kulübü’nün Türkiye’de hizmete girmesi (1963), Türkiye Radyo ve Televizyon (TRT) kurumu’nun başlangıcı (1964), ilk milli nüfus kontrol planlama çalışmaları (1965), ülkede ilk bilgisayar kullanımı, demir çelik üretimi gelişmesi (AET demir çelik birliği ışığında), petrol boru hattı inşası Cemal Gürsel’in idaresi altında gerçekleşti.
Cumhurbaşkanı Celâl Bayar ve Genelkurmay Başkanı Gen. Rüştü Erdelhun’a verilen hapis cezalarına af getirdi.
İlk Devlet Araştırma Kütüphanesi ve hükümete yol göstericilik görevini yasayla verdiği Türkiye Bilimsel Teknik Araştırma Kurumunu kurdu.
Ordunun binek otomobil gereksinimini karşılamak amacı da güden, ilk yerli ve seri üretimi amacında olan Devrim (otomobil) projesini başlattı.
Cemal Gürsel devlet başkanlığı ve cumhurbaşkanlığı görevlerini ve alakalı masraflarını devletten maaş almadan, emekli asker maaşıyla karşıladı (Kaynak: Cumhurbaşkanlığı bordro kayıtları).
1966 senesinde başlayan rahatsızlığının sürmesi, yurt dışında (ABD) tedaviye rağmen ağırlaşarak komaya dönmesi ve görevini engellemesi üzerine, Anayasa ikaznca Cumhurbaşkanlığı görevi 28 Mart 1966 tarihinde TBMM aracılığıyla, kendisinin Cumhurbaşkanlığı görevi bittirildi. Yerine eski Genelkurmay Başkanı ve kontenjan senatörü Cevdet Sunay geçti.
Cemal Gürsel, 14 Eylül 1966 tarihinde vefat etti. Geriye hiçbir vasiyet ve kendisi ile alakalı dilek bırakmadı. Anıtkabir devrim şehitleri bölümünde toprağa verildi ve sonradan devlet mezarlığına nakledildi.