Nato a Roma da gens romana. Le persecuzioni violentissime di Decio impedirono l'immediata successione al soglio di Pietro, pertanto ci fu più di un anno di vacatio.
La chiesa cristiana fu quasi allo sbando e governata quasi esclusivamente da presbiteri e diaconi ( nda: presbitero = prete, probabilmente vescovo dell'antichità; diacono = colui che può impartire tutti i sacramenti ma, non può svolgere le funzioni eucaristiche della messa)
Cornelio fu eletto pontefice sotto una gragnuola di colpi inferti al cristianesimo sia dall'esterno che dall'interno della chiesa. I primi dovuti al clima persecutorio di Decio imperatore, i secondi da San Cipriano (vescovo di Cartagine) e da Novaziano (autoproclamatosi papa).
Nel 252 Cornelio fu esiliato dal nuovo imperatore Treboniasno Gallo.
Morì di morte naturale e le sue spoglie furono trasportate nel cimitero di San Callisto solo successivamente, dalla matrona Lucina.