Helder Costa markerade sin första start med öppningen, och satte upp Jed Wallace för Wolves andra sju minuter senare.
Medy Elito svarade för League Twos bottensida, som också hade chanser genom Luke Berry och Ben Williamson.
James Henry fick ett straff räddat av Cambridge målvakt Will Norris strax före timmen.
Matchändar, Wolverhampton Wanderers 2, Cambridge United 1.
Andra halvlek, Wolverhampton Wanderers 2, Cambridge United 1.
Hörnet, Wolverhampton Wanderers. Förföljd av Jake Gosling.
Hörnet, Wolverhampton Wanderers. Förföljd av Will Norris.
Försöket räddades. Jón Dadi Bödvarsson (Wolverhampton Wanderers) vänster fotade skott från vänster sida av lådan sparas i nedre vänstra hörnet. Hjälpt av James Henry.
Foul av Dominic Iorfa (Wolverhampton Wanderers).
Josh Coulson (Cambridge United) vinner en frispark i anfallshalvan.
Försök blockerat. George Saville (Wolverhampton Wanderers) vänster fotade skott utanför lådan är blockerad. Hjälpt av David Edwards.
Hörnet, Wolverhampton Wanderers. Förföljd av Blair Adams.
Försök blockerat. James Henry (Wolverhampton Wanderers) höger fotade skott utanför lådan är blockerad.
Försöket räddades. Jed Wallace (Wolverhampton Wanderers) vänster fotade skott från mitten av lådan sparas i nedre vänstra hörnet. Hjälpt av James Henry med en genomgångskula.
Försöket räddades. Jón Dadi Bödvarsson (Wolverhampton Wanderers) höger fotade skott från utsidan av lådan sparas i mitten av målet. Hjälpt av George Saville.
Försök blockerat. Joe Pigott (Cambridge United) vänster fotade skott från mitten av lådan är blockerad. Hjälpt av Piero Mingoia med ett kors.
Försök missade. Leon Legge (Cambridge United) huvud från mitten av lådan missar till vänster. Hjälpt av Jake Gosling med ett kors efter ett hörn.
Hörnet, Cambridge United. Förföljd av Dominic Iorfa.
Hörnet, Cambridge United. Förföljd av Matt Doherty.
Hörnet, Wolverhampton Wanderers. Förföljd av Josh Coulson.
Offside, Cambridge United. Jake Gosling försöker en genom boll, men Ben Williamson fångas offside.
Hörnet, Wolverhampton Wanderers. Förföljd av Josh Coulson.
Kortney Hause (Wolverhampton Wanderers) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Ben Williamson (Cambridge United).
Jed Wallace (Wolverhampton Wanderers) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Blair Adams (Cambridge United).
Substitution, Wolverhampton Wanderers. Jón Dadi Bödvarsson ersätter Hélder Costa.
Substitution, Cambridge United. Jake Gosling ersätter Max Clark.
Försök missade. James Henry (Wolverhampton Wanderers) höger fotade skott från mitten av lådan missar till höger. Hjälpt av Jed Wallace med ett kors som följer ett hörn.
Hörnet, Wolverhampton Wanderers. Förföljd av Will Norris.
Försöket räddades. Jed Wallace (Wolverhampton Wanderers) höger fotade skott från utsidan boxen sparas i mitten av målet. Hjälpt av David Edwards.
Försök missade. Leon Legge (Cambridge United) huvud från vänster sida av sex yard box missar till höger. Hjälpt av Max Clark med ett kors som följer ett hörn.
Hörnet, Cambridge United. Förföljd av Kortney Hause.
Substitution, Cambridge United. Joe Pigott ersätter Medy Elito.
Försök missade. Kortney Hause (Wolverhampton Wanderers) huvud från mitten av lådan missar till höger. Hjälpt av Jack Price med ett kors efter ett hörn.
Hörnet, Wolverhampton Wanderers. Förföljd av Josh Coulson.
Substitution, Wolverhampton Wanderers. David Edwards ersätter prins Oniangué.
Försök missade. Piero Mingoia (Cambridge United) höger fotade skott från mitten av lådan är hög och bred till höger.
George Saville (Wolverhampton Wanderers) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Piero Mingoia (Cambridge United).
Foul av Hélder Costa (Wolverhampton Wanderers).
Luke Berry (Cambridge United) vinner en frispark i defensiva halvan.
Försök missade. Ben Williamson (Cambridge United) huvud från mitten av lådan missar till vänster. Hjälpt av Piero Mingoia med ett kors.
Vargar förlängde sin oslagbara körning under ny manager Walter Zenga till sex matcher med seger över Cambridge i den andra omgången av EFL Cup.