29 апреля 1927 г. приговорён особым совещанием при Коллегии ОГПУ к трём годам заключения в исправительно-трудовых лагерях. Был отправлен в Соловецкий лагерь особого назначения (СЛОН) вместе с осуждёнными по тому же делу епископами Ковровским Афанасием (Сахаровым) и Печерским Григорием (Козловым; впоследствии архиепископ). Отбывал срок вместе с епископом Афанасием (Сахаровым) на командировке (отдельный небольшой лагерь) на Разноволоке с наиболее жёсткими условиями заключения; в августе 1928 г. пребывал на общих работах на берегу Чупинской губы Белого моря. 23 ноября 1929 г. приговорён особым совещанием при Коллегии ОГПУ к трём годам ссылки в Сибирь. Был отправлен этапом в Новосибирск, где 16 марта 1930 г. ему было предписано отбывать срок ссылки в селе Тымск (на территории так называемого Нарымского края). В селе, состоявшем почти из 90 дворов, проживало больше сотни ссыльных священно- и церковнослужителей, в том числе Рыбинский епископ Иоанн (Троянский), который после смерти Корнилия составил записку о последнем периоде его жизни. Корнилий пользовался большим авторитетом среди ссыльного духовенства как знаток Священного Писания, святоотеческого учения и канонических правил; к нему часто обращались за разъяснениями по этим вопросам. Был прост и отзывчив с другими, стремился всем помочь словом и делом, ободрял ссыльных духовными беседами и наставлениями, помогал отпавшим в расколы воссоединиться с церковью. По словам епископа Иоанна (Троянского), Корнилий «был советник благий, руководитель и неусыпный молитвенник..., был мудр, строг к себе, что требовал и от лиц, обращавшихся к нему и желавших быть с ним в молитвенном общении». Вечером 28 марта 1933 г. Корнилий стал жертвой разбойного нападения уголовника-рецидивиста. Когда тот явился в дом епископа с просьбой о материальной помощи, Корнилий, отойдя от двери, наклонился, чтобы набрать для него картошки. В этот момент преступник нанёс ему несколько ножевых ударов в голову и лицо и, считая епископа мёртвым, забрал найденные им в доме вещи и скрылся. Придя в сознание, архиерей отказывался выдавать виновника своих ранений, говоря соседям, что упал сам, споткнувшись. Когда преступник был схвачен, Корнилий отказался обвинять его в чём бы то ни было, и следствие велось лишь потому, что были обнаружены похищенные вещи. Ранения Корнилия оказались тяжёлыми, его состояние стало ухудшаться. Он терпеливо переносил сильные боли, несколько раз исповедовался. В Вербное воскресенье и в Страстную седмицу до Великого четверга Корнилий совершал богослужения у себя на дому. Затем наступило резкое ухудшение состояния, и в светлый праздник Пасхи Корнилий скончался. Отпевание было совершено по пасхальному чину епископом Иоанном (Троянским) в сослужении шести протоиереев и иереев. Корнилий был погребён на местном кладбище, в ряду прежде почивших ссыльных священнослужителей.