Delle origini di Cornelio non si sa nulla di preciso; forse apparteneva alla grande famiglia romana dei Cornelii. Fu eletto papa nel 251 per la sua bontà, prudenza e umiltà. Prima di lui, in un tempo di sede vacante, resse la Chiesa il dotto e dinamico prete Novaziano, che aspirava al pontificato. Quando infatti fu eletto Cornelio, Novaziano lo contrastò, scatenando uno scisma rigorista: accusò il legittimo papa di cedimento verso quei cristiani – i lapsi – che, pressati dai persecutori ad apostatare, non avevano avuto la forza di confessare eroicamente la fede.
Il vescovo di Cartagine, Cipriano , a nome di tutto l’episcopato africano, condividendo l’atteggiamento misericordioso di Cornelio verso chi era caduto nell’apostasia, si schierò in difesa del legittimo papa contro quei cristiani che minavano l’unità della Chiesa. Cornelio morì in esilio a Civitavecchia nel 253, durante la persecuzione di Gallo; nel 258 il suo corpo fu traslato a Roma e sepolto nelle catacombe di san Callisto. Cipriano nacque a Cartagine verso il 210. Retore ed avvocato di professione, si convertì al cristianesimo nel 246.
Pochi anni dopo, nel 249, fu eletto vescovo della sua città. Coinvolto nella questione dei lapsi durante la persecuzione di Decio, che colpì anche la Chiesa africana, fu a fianco del papa Cornelio sostenendo la sua posizione e la sua prassi pastorale. Per evitare mali maggiori, Cipriano a Cartagine e Cornelio a Roma, sancirono con un concilio la condanna dei fautori della discordia. Sotto la persecuzione di Valeriano si ritirò per non esporsi alla morte, nella sua casa di campagna, dirigendo da lì la comunità; ma nella primavera del 251 ritornò a Cartagine assumendo in modo scoperto la sua responsabilità di Vescovo. Qui nel 258 fu preso, processato e decapitato davanti ai suoi fedeli il 14 settembre.
La Chiesa associa, nella prima preghiera eucaristica, Cornelio (di Roma) e Cipriano (di Cartagine) per il loro comune martirio e per il loro comune amore per l’unità della Chiesa.