Cambiasso debuteerde in het seizoen 1998-'99 in het betaald voetbal in het shirt van Independiente, waarmee hij drie seizoenen in de middenmoot van het hoogste Argentijnse niveau speelde. Na zijn overstap naar River Plate in 2001 werd hij daarmee in de clausura (tweede seizoenshelft) van 2002 voor het eerst in zijn loopbaan landskampioen, van Argentinië.
Na één seizoen River Plate haalde Real Madrid CF Cambiasso naar de Primera División. Daarmee werd hij in 2002-'03 in zijn eerste seizoen in Spanje wederom landskampioen, maar onomstreden werd hij in Madrid nooit. Na veertig competitieduels in zijn twee jaar bij Real verhuisde hij naar Inter Milan. Met de Italiaanse club won hij in 2005-'06, 2006-'07, 2007-'08, 2008-'09 en 2009-'10 opeenvolgende landstitels in de Serie A en in 2005, 2006 en 2010 ook de Coppa Italia. Na vijf opeenvolgende Italiaanse landskampioenschappen won Cambiasso met Inter de Champions League 2009/10, waarbij hij de met 0-2 gewonnen finale tegen FC Bayern München van begin tot einde speelde.
Cambiasso debuteerde op 20 december 2000 in het Argentijns voetbalelftal, tegen Mexico. Hij was met Argentinië actief op onder meer het WK 2006, waarop hij in alle vijf de wedstrijden van de Argentijnen speelde. In de met 6-0 gewonnen groepswedstrijd tegen Servië en Montenegro maakte hij het tweede doelpunt.