Dois temas separados aqui:
1 - O iCloud é uma ferramenta de sincronização mais do que de backup. Assim sendo, para que tudo funcione, o serviço Fototeca do iCloud deve estar ativo nos seus dispositivos, fazendo com que eles, sim, enviem as imagens para o iCloud Fotos. Desta maneira todos os dispositivos logados com o seu Apple ID serão capazes de ver estas imagens. Há a otimização de espaço, onde os dispositivos contém apenas pequenas informações de visualização das imagens, sendo que quando você clicar nelas para ver a original, precisará de internet para o download.
2 - Há dois tipos de backup: o feito no iCloud, seja direto pelo iPhone ou utilizando o computador e o Finder/iTunes; e o feito pelo computador armazenando os dados no próprio computador. Qualquer backup do iCloud não salva todas as informações do dispositivo. Já o feito no computador salva quase todas as informações. Veja Sobre os backups do iPhone, iPad e iPod touch - Suporte da Apple
Sobre seu caso, falando de images, precisaria estar com a Fototeca do iCloud ativada para que o primeiro caso que citei ocorresse. Se não estava ativada, as imagens nunca saíram do seu aparelho para a nuvem.
Se estava ativada mas você possui muitas fotos, qualquer coisa acima de 4 ou 5 GB, mas não assina um plano com maior armazenamento do iCloud, as fotos também não estavam todas sincronizadas pela simples questão de espaço (apenas 5GB no plano gratuito).
Se junto com estas condições você também não tinha um backup no computador, suas fotos estão perdidas.
Mais informações de suporte relacionadas Qual a diferença entre armazenamento do dispositivo e armazenamento do iCloud? - Suporte da Apple