Рано начал учиться музыке и сочинять романсы (многие — на собственные стихи). В 1844—1852 гг. жил в Берлине у своего дяди, сотрудничая в качестве музыкального журналиста в ряде берлинских изданий. В 1852 г. Корнелиус перебрался в Веймар, где завершил работу над своим первым крупным произведением — комической оперой «Багдадский цирюльник» (нем. Der Barbier von Bagdad; 1858). Далее последовал венский период (1859—1864), в ходе которого Корнелиус завершил свою вторую оперу «Сид» (1863) и близко познакомился с Рихардом Вагнером, творчество которого Корнелиус отстаивал и пропагандировал в ряде статей. По приглашению Вагнера Корнелиус в 1864 г. переехал в Мюнхен, где работал над третьей оперой, оставшейся незаконченной. Помимо опер и песен, в наследии Корнелиуса имеется ряд хоровых сочинений (в том числе на слова Гейне и Рюккерта), струнные квартеты, несколько сонат.