Es doctorà al Massachusetts Institute of Technology (MIT). Des del 1995 compagina el càrrec d’investigador del National Institute of Standards and Technology (NIST) amb el de professor adjunt de física de la Universitat de Colorado a Boulder. Els seus estudis giren al voltant del comportament dels gasos monoatòmics a temperatures ultrabaixes, per sota del microkelvin. El 1995, Cornell i C.E.Wieman aconseguiren obtenir el primer condensat de Bose-Einstein en refredar un vapor d’uns 2 000 àtoms de rubidi fins a una temperatura d’uns 20 nanokelvins. Aquest descobriment els féu mereixedors del premi Nobel de física el 2001.