Seguí estudis primaris i humanístics a Tortosa i a Saragossa, i realitzà estudis de pintura a l’Escola de San Fernando de Saragossa, becat per la Diputació de Terol. L’any 1902 inicià les excavacions al poblat de Sant Antoni de Calaceit. El 1914 cedí el permís d’excavació d’aquest jaciment a l’Institut d’Estudis Catalans i, malgrat que Pere Bosch i Gimpera se’n feu càrrec de la direcció, Cabré hi continuà col·laborant. A vint-i-un anys descobrí les pintures rupestres del barranc del Calapatar del municipi de Cretes (Matarranya) i publicà el primer treball en el Boletín de Historia y Geografía del Bajo Aragón. Formà part del grup anomenat «del Boletín», amb Santiago Vidiella, Maties Pallarès, Lorenzo Pérez Temprado, Marià Galindo i Julián Ejerique.
El 1907 fou nomenat corresponent de la Reial Acadèmia de Bones Lletres de Barcelona i de la Real Academia de Historia de Madrid. A partir del 1908 publicà també en l’Anuari de l’Institut d’Estudis Catalans. El Ministeri d’Instrucció Pública i Belles Arts li encarregà la redacció del catàleg monumental d’Espanya pel que fa a les províncies de Terol i Sòria. Entre el 1908 i el 1914 realitzà nombroses investigacions amb l’abat Henri Breuil, de l’Institut de Paleontologia Humana de París, i amb Hug Obermaier; descobrí i estudià les pintures rupestres de Las Batuecas i participà activament en les excavacions del marquès de Cerralbo, que el nomenà director del seu museu a Madrid i sota els auspicis del qual copià les pintures del barranc de la Valltorta (Castelló). El 1912 formà part de la Comisión de Investigación Paleontológica y Prehistórica, i el 1914 sol·licità autorització per a excavar el santuari ibèric del Collado de los Jardines (Santa Elena).
Entre el 1915 i el 1919 publicà la síntesi El arte rupestre de España, realitzà treballs a Despeñaperros, al Tajo de las Figuras, a la necròpoli de Tutugui, Las Cogotas, Azaila, i també copià i publicà les pintures rupestres de la vall del Duratón (Segòvia), de la llacuna de la Janda i Aldeaquemada. Dirigit per Manuel Gómez Moreno, inicià les seves investigacions sobre la cultura ibèrica en el Centro de Estudios Históricos i excavà al jaciment de Menga.
El 1921 fou nomenat delegat inspector per la Junta Superior de Excavaciones y Antigüedades per a informar sobre alguns jaciments de Càceres, Palència, Granada, Guipúscoa i Astúries. Quatre anys després guanyà les oposicions com a col·lector i preparador del Museu d’Antropologia, Etnologia i Prehistòria de Madrid, on havia ingressat el 1920.
Del 1927 al 1936 fou delegat director de les excavacions de Las Cogotas, Castro de los Castillos, la necròpoli del Castro de la Mesa de Miranda (Àvila) i de l’Altillo de Cerro Pozo (Guadalajara). El 1933 el Patronato del Tesoro Artístico Nacional li encarregà un informe sobre les pintures de Socampo. En aquesta mateixa època la Junta para Ampliación de Estudios l’envià a estudiar els museus d’art i arqueologia de França, Itàlia, Alemanya, Txecoslovàquia i Suïssa.
D’altra banda, fou cap de la Secció de Prehistòria de l’Institut Diego Velázquez del Consell Superior d’Investigacions Científiques (1940-44) i professor de prehistòria i arqueologia hispànica del curs de formació professional per a opositors als museus i ingrés al cos facultatiu d’arxivers, bibliotecaris i arqueòlegs. El 16 de juliol de 1942 guanyà per oposició el càrrec de preparador de la secció de prehistòria i edat antiga del Museo Arqueológico Nacional. Abans de morir rebé la gran Creu d’Isabel II. Deixà una nombrosa obra publicada i també inèdita, que ha estat editada per la seva filla Encarnación Cabré Herreros de Morán, també arqueòloga.