Er trat in die 2. Pionierabteilung der Heeres ein und wechselte im Februar 1835 zur Gardepionierabteilung. In den folgenden Jahren wurde Kameke zum Festungsbau nach Posen und 1844 nach Königsberg in Ostpreußen kommandiert. Ab 1849 war er erster Adjutant der Ingenieursinspektion. Am 22.10.1850 kam er als Hauptmann in den Großen Generalstab. Im April 1858 wurde er in das Kriegsministerium delegiert. Am 18.6.1865 zum Generalmajor befördert, nahm er an den Schlachten des so genannten Deutschen Krieges 1866 teil. Für seine militärischen Verdienste in der Schlacht bei Königgrätz erhielt Kameke am 20.9.1866 den Orden pour le Mérite. Kameke begleitete den Kronprinzen 1867 auf einer Reise nach Paris und wurde dort in die französische Ehrenlegion aufgenommen. Ab Oktober 1867 nahm er die Geschäfte des Generalinspekteurs des Ingenieurs- und Pionierkorps und der Festungen wahr. In den Schlachten des Deutsch-Französischen Krieges 1870/71 befehligte er als Generalleutnant Pioniereinheiten. Am 26.2.1871 wurde er Kommandant der besetzten Teile der französischen Hauptstadt. 1873 bis zu seiner Pensionierung 1883 war Kameke Staats- und Kriegsminister. Er wurde in Kordeshagen, Kreis Cammin (Pommern), beigesetzt.