Bellamy røk uklar med City-ledelsen og har ønsket seg til et annet lag.
Tirsdag bekreftet Cardiff at waliseren er klar for klubben. Bellamy er født og oppvokst i Cardiff.
Spissen kan få sin debut mot Doncaster i mesterskapsserien lørdag.
- Hjemme igjen
- Jeg er svært glad for å være hjemme igjen i Cardiff og gleder meg til å spille for klubben jeg holdt med som ung. Jeg kommer til å jobbe hardt sammen med lagkameratene for å sørge for at klubben får suksess, sier Bellamy til klubbens nettsted.
Flere klubber i den engelske eliteserien var også interessert i 31-åringen, men han valgte i stedet å gå ned til nivå to.
Cardiff endte på fjerdeplass i mesterskapsserien sist sesong, men tapte opprykksfinalen mot Blackpool.