Крупнейший русский театральный архитектор. Родился в Петербурге в семье итальянского композитора Катерино Кавоса, окончил математическое отделение университета в Падуе.
Вернувшись в Россию, состоял помощником К. И. Росси на строительстве Александринского театра в Петербурге. Среди первых самостоятельных работ Кавоса — внутренняя перестройка Большого театра в Петербурге в 1836 году.
Тогда же архитектор занимался переделками в здании Дирекции императорских театров, позднее возвел декорационный склад Дирекции на Подьяческой улице и реконструировал деревянный Каменноостровский театр.
В 1846 году Кавос становится академиком архитектуры и удостаивается бриллиантового перстня от русского императора Николая I за труд «Traité de la construction des Théâtres» (Париж, 1847).
Крупнейшей работой Кавоса в Петербурге стало строительство, а затем восстановление здания Мариинского театра. Работы по строительству Театра-цирка для итальянской труппы А. Гверры велись в 1847–1849 годах.
В 1859-м постройка сгорела и была восстановлена Кавосом в следующем году как оперный театр. В конце XIX века он был кардинально перестроен по проекту В. А. Шретера, от архитектуры Кавоса сохранился только фасад по Крюкову каналу.
Самой известной работой Кавоса становится восстановление после пожара Большого театра в Москве. Архитектор переработал первоначальный замысел О. И. Бове: увеличил высоту здания, переработал декор (вместо алебастровой группы Аполлона была отлита скульптурная композиция из металла), трансформировал план и размер зрительного зала, который теперь мог вместить до 3000 человек.
Пышная отделка театра была решена в духе неоренессанса. Работы начались в 1855 году, театр был открыт к коронации Александра II в августе 1856-го.
В 1859–1860 годах Кавос производил внутреннюю перестройку Михайловского театра в Петербурге. Он увеличил размеры зала, устроив пятый ярус и дополнительные ложи по сторонам сцены, перестроил фойе. В интерьерах появились элементы необарокко — богатая лепнина, кариатиды над авансценой.