На протяжении следующих четырёх месяцев Корнилий сопровождал Алексея Михайловича в его походе во время войны с Речью Посполитой. 29 июня Корнилий упоминается в разрядах «под Смоленском на стане на Богдановой околице» по случаю взятия Полоцка; 25 июля «под Смоленском на стану на Девичье горе» он указан в связи с именинами царевны Анны Михайловны, когда до царского стола были допущены запорожские черкасы, приехавшие от гетмана; 15 августа Корнилий был при государе на празднике Успения Пресвятой Богородицы. Сфера деятельности Корнилия во время царского похода представляется исследователям весьма обширной: во-первых, он участвовал в принятии текущих решений; во-вторых, уководил церковными делами в самом войске и на присоединяемых территориях (так, Корнилий 25 сентября 1654 г., через два дня после взятия Смоленска, освятил тафтяную (палаточную) церковь в честь Воскресения Христова перед царским станом напротив Молоховских ворот Смоленской крепости). Освобождение Смоленска и освящение новой церкви исследователи считают первым шагом на пути восстановления Смоленской епархии, для исследователей вполне очевидно, что митрополит принимал в этом непосредственное участие. С именем Корнилия связывают строительство каменного храма в честь иконы Смоленской Божьей Матери в Седмиезерной пустыни Казанской епархии. Спустя год в государев поход вместо Корнилия будет взят Тверской архиепископ Лаврентий. Окончание архиерейского служения Корнилия совпало с проведением церковной реформы. Подпись Корнилия стоит под соборными решениями о протопопе Иоанне Неронове, о рассмотрении и об одобрении книги «Скрижаль» и о подтверждении проклятия на крестящихся двоеперстно (23 апреля – 2 июня 1656 г.). В конце июня 1656 г. в Казани началась эпидемия чумы. Исследователи полагают, что одной из её жертв стал Корнилий, вернувшийся в епархию после Московского Собора. Корнилий был погребён в кафедральном Благовещенском соборе Казани у северной стены, рядом с архиепископом Вассианом (ум. в 1575 г.), митрополитами Матфеем (ум. в 1646 г.) и Симоном (ум. в 1649 г.).