Владимир Алексеевич родился в семье отставного флотского офицера (капитан-командора) Алексея Михайловича Корнилова в родовом имении, селе Ивановское Тверской губернии. Его отец происходил из русского небогатого дворянского рода, был Иркутским (1804-1806), Тобольским (1806-1807) и Томским (1807-1809) губернатором, а затем сенатором (1821). В 1835 г. в возрасте 75 лет он вышел в отставку. У В.А.Корнилова был старший брат Алексей (родился в 1801 г.), который учился вместе с А.С. Пушкиным в Царскосельском лицее и, как и отец, стал впоследствии сенатором.
В январе 1818 г. молодой Владимир подал прошение в Морской кадетский корпус, но зачислен был туда лишь весной 1821 г.. В чине мичмана девятым по списку он в 1823 г. оканчивает корпус с отметками по всем предметам «очень хорошо». Столь быстрое окончание корпуса юным Корниловым объясняется его хорошей домашней подготовкой. При обучении в корпусе это также стало причиной его назначения унтер-офицером. Этого звания удостаивались только лучшие из лучших гардемарин. После окончания корпуса В.А. Корнилов начал службу в 1824 г. на шлюпе «Смирный», который отправлялся на Дальний Восток для охраны торговли русских колоний в Америке. Но поскольку шлюп «Смирный» сильно пострадал в Северном море от жестоких бурь, то после зимовки в городе Арендаль (город на юго-восточном берегу Норвегии) и возвращении шлюпа в Кронштадт мичман В.Корнилов был зачислен в Гвардейский экипаж, располагавшийся в Санкт-Петербурге.
Богато одаренный от природы, человек блестящих способностей, образованный, честолюбивый, энергичный, горячо увлекающийся юноша со всем пылом молодости отдался развлечениям столичной жизни. Но строевая береговая служба, фронтовая муштра конца царствования императора Александра I не пришлась по душе молодому мичману, и он вскоре был отчислен из экипажа «за недостатком бодрости для фронта» и продолжил службу с апреля 1826 г. в 20 флотском экипаже Балтийского моря.
По ходатайству отца, знакомого с командующим Балтийским флотом адмиралом Д.Н.Сенявиным, молодой мичман В.Корнилов был переведен в 12-й флотский экипаж и назначен на пришедший из Архангельска новый 74-пушечный парусный линейный корабль «Азов», командиром которого был капитан 1 ранга М.П.Лазарев. Это назначение оказало огромное влияние на всю дальнейшую службу Корнилова. Михаил Петрович Лазарев был человеком, прекрасно понимавшим людей. Мичман В.А. Корнилов прибыл к нему светским молодым человеком, зачитывался легкими французскими романами, а в службе видел лишь тягостную необходимость. Но М. П. Лазарев понял, что из этого молодого, увлекающегося светскими прелестями юноши может выйти прекрасный морской офицер. И он не ошибся. М.Лазарев стал особенно внимательно и строго к нему относиться. Эта строгость и замечания по службе внушили В.Корнилову мысль, что его «преследуют» и придираются. Тогда М.Лазарев решил объясниться с ним и прямо спросил В.Корнилова, желает ли он продолжать службу на флоте. Получив утвердительный ответ, Михаил Петрович высказал ему свой взгляд на обязанности морского офицера, а затем, по словам самого В.Корнилова, любившего рассказывать об этом эпизоде, собственноручно выбросил за борт все книги молодого офицера, составлявшие, в основном. легкие французские романы, и заменил их книгами из своей собственной библиотеки. Этот разговор произвел глубокое впечатление на молодого мичмана. В.Корнилов начал жить новой жизнью, все свободное от службы время он стал посвящать серьезному чтению. М.П.Лазарев зорко следил за ним, радовался в душе, но ничем не выказывал своего одобрения и не баловал наградами своего любимца.
Летом 1827 г. «Азов» в составе русской эскадры совершил переход из Кронштадта в Средиземное море для совместных действий с союзной англо-французской эскадрой у берегов Греции против объединенного турецко-египетского флота. Соединенная англо-франко-российская эскадра дала у греческой крепости Наварин сражение турецко-египетскому флоту, в результате которого последний был полностью разгромлен. «Азов» в этом сражении уничтожил огнем своих пушек 5 турецких кораблей, в том числе и фрегат командующего турецким флотом. Мичман В.Корнилов в этом сражении «командовал тремя пушками нижнего дека и действовал как весьма деятельный и храбрый офицер».
За это сражение Владимир Алексеевич был награжден орденом Св. Анны IV степени, французским орденом Св. Людовика меньшего креста и английским орденом Бани. Кораблю «Азов» впервые в русской военно-морской истории был пожалован кормовой Георгиевский флаг, что придавало «Азову» статус корабля-героя. Командир «Азова» капитан 1 ранга М.П.Лазарев, кроме трех иностранных орденов, получил за отличие в Наваринском сражении чин контр-адмирала. Участник трех кругосветных плаваний и открытия Антарктиды М.П.Лазарев сделает В.Корнилова одним из ближайших своих сподвижников.
В 1828-1829 гг. мичман В.Корнилов, плавая в Архипелаге, принимает участие в русско-турецкой войне, а по возвращении в Кронштадт его производят в лейтенанты и 25(13) сентября 1830 г. назначают командиром строящегося тендера «Лебедь». Владимир Алексеевич наблюдал за ходом его постройки, а после ввода в строй за короткий срок сделал тендер образцовым, получив опыт командования кораблем. Ему было всего 25 лет, будущее казалось светлым и прекрасным. На «Лебеде» Владимир Алексеевич проплавал 2 года.
С назначением осенью 1832 г. контр-адмирала М.П.Лазарева начальником штаба Черноморского флота последний перевел туда же и лейтенанта В.А. Корнилова в качестве офицера по особым поручениям.
В марте 1833 г. В.А.Корнилов прибыл на Черноморский флот и сразу же его вместе с лейтенантом Е.В.Путятиным по приказанию М.П.Лазарева (стоящего с эскадрой в Константинополе, посланной в помощь Турции против взбунтовавшегося против турецкого султана египетского паши Ибрагима-Паши) направили в проливы Босфор и Дарданеллы для составления карт и описания укреплений этих проливов где «...более двух месяцев с неутомимою деятельностью и величайшей точностью вымеривал не токмо высоты и толщу крепостных стен, но и величину калибра каждого орудия и даже высоту маяков…». В донесении начальнику Главного морского штаба адмиралу А.С.Меншикову М.Лазарев писал: «Офицеры сии есть одни из тех, которые при делаемых ими поручениях всегда покажут одну истину и ничего не убавят, ни прибавят…». Это был очень серьезный труд, имевший немаловажное значение во время последовавшей затем войны с Турцией. За блестящее выполнение этого поручения В.Корнилов был награжден орденом Св. Владимира IV степени (весьма высокая и почетная для молодого офицера награда). С этого момента начинается новая эпоха в жизни и службе В.А.Корнилова.
По возвращении из проливов он 21 февраля 1834 г. назначается командиром только что построенного брига «Фемистокл», на котором уходит в Константинополь, а оттуда по распоряжению русского посланника в Турции А.П.Бутенева в ноябре отправляется в Грецию, в порт Пирей. А.П.Бутенев объяснял свое решение тем, что «бриг «Фемистокл» примерным попечением командира содержится в самом лучшем виде и смело может соперничать с иностранными военными судами». Командование «Фемистоклом» положило начало тому уважению офицеров и подчиненных, которое впоследствии создало славу В.А.Корнилову, как образцовому командиру. Даже современники не моряки, побывавшие в то время на «Фемистокле», отмечали удаль команды и четкое управление этим бригом, блестящее его состояние и доблестное соперничество с иностранными судами. Находясь в распоряжении русской дипломатической миссии в Афинах, В.Корнилов выполнял поручения русского посла в Греции, плавая в водах Архипелага. В этот период он познакомился с художниками К.П.Брюлловым и князем Г.Г.Гагариным. Результатом этого знакомства была известная картина К.П.Брюллова «В.А.Корнилов на борту брига «Фемистокл», написанная Брюлловым акварелью в 1835 г.
17 апреля 1835 г. В.А.Корнилов получил чин капитан-лейтенанта. В 1836 г., командуя «Фемистоклом», он совершает походы по Черному морю, а в 1837 г. получает в командование корвет «Орест», и с этого момента начинается его быстрое продвижение по служебной лестнице.
Этот первый период командования кораблями выявил в В.Корнилове не только блестящего лихого морского офицера, но и задатки большого организаторского таланта, настойчивого с сильной волей, начинавшего уже создавать военную школу молодых офицеров. Все это не могло быть не замеченным вице-адмиралом М.П.Лазаревым, и с 1838 г. по 1846 год он дает возможность В.Корнилову раскрыть свои таланты, назначая его, молодого капитан-лейтенанта и капитана 2 ранга (получил чин в 1838 г.), начальником штаба Черноморской эскадры каждое лето, когда поднимал свой флаг на одном из кораблей флота («Силистрия», «Три Святителя», «Двенадцать Апостолов»), для плавания у восточных берегов Черного моря. В это время В.Корнилов принимает участие в боевых действиях при занятии Туапсе, при высадке десанта в Субаши и Шахе, постепенно приобретая опыт в руководстве этими экспедициями, пригодившийся в 1853 г. при перевозке и высадке войск 13-й пехотной дивизии на Кавказ. В 1840 г. он был произведен в капитаны 1 ранга и назначен командиром заложенного 120-пушечного линейного корабля «Двенадцать Апостолов». В то же время В.Корнилов исполнял обязанности начальника штаба Черноморского флота, командиром которого был М.Лазарев.
В это время проявились способности В.Корнилова к работе и умение обращаться с подчиненными. К офицерам он относился не как строгий, суровый начальник, а как старший опытный товарищ и наставник. На вахте и во время учений он никогда не вмешивался в приказания командиров, предоставляя им действовать самостоятельно, но ни одна ошибка не ускользала от его зоркого глаза, и вечером в своей каюте он подробно обсуждал все со своими офицерами, объяснял каждый промах и указывал, как его следует избегать.
Всё своё зимнее свободное время В.Корнилов посвящал переводу статей английского регламента «об артиллерийском ученье» и «о лейтенанте», с французского «о вахтенном и субалтерн-офицерах» и других, снабдил эти переводы своими примечаниями и передал их в офицерскую библиотеку корабля. Эти переводы пригодились потом на практике при командовании «Двенадцатью Апостолами».
Линейный корабль «Двенадцать апостолов» был заложен 4(16) октября 1838 г. в Главном адмиралтействе г. Николаева. Спущен на воду 15(28) июня
1841 г. Длина корабля 64,6 метра, ширина 18,1 метр, вооружение 120 орудий (28 68-фунтовых бомбических пушек, 72 36-фунтовых пушек, 24 24-фунтовых карронад). Экипаж около 1000 человек. Это был наиболее совершенный парусный корабль Российского флота. По своим боевым качествам он не имел равных среди парусных кораблей мира, отличаясь изяществом форм и красотой. Его первым командиром был капитан 1 ранга В.А.Корнилов.
В то же время в 1842 г. по поручению М.П.Лазарева В.Корнилов работал над переизданием изданных в 1840 г. штатов снабжения и вооружения судов Черноморского флота. По отзыву его современника И.А.Шестакова, пережившего Севастопольскую осаду, это была очень нужная справочная книга, без которой не мог обходиться ни один командир, по полноте и ценности её указаний и подробностей, даже после замены парусного флота паровым.
Командование В.Корниловым «Двенадцатью Апостолами» составило целую эпоху в истории Черноморского флота. Не говоря о технических качествах этого корабля, постановка службы на нем, составленные В.Корниловым и заведенные на нем расписания были признаны образцовыми и введены М.П.Лазаревым для кораблей всего Черноморского флота.
В перерывах между плаваниями В.Корнилов занялся, по поручению М.Лазарева, преобразованием морской офицерской библиотеки в Севастополе. Библиотека эта, основанная в 1822 г. адмиралом А.С.Грейгом по предложению лейтенанта В.И.Мелехова, к этому времени пришла в полный упадок, вследствие небрежного обращения с книгами как заведующих библиотекой, так и посетителей-офицеров. Содержалась библиотека на средства офицеров - членов библиотеки, согласившихся отчислять от своего жалования по копейке с каждого получаемого рубля. В.Корнилов завел строгий порядок в библиотеке, пополнил ее лучшими сочинениями по морскому делу, устроил прекрасный кабинет для чтения. Активное участие в делах Севастопольской морской библиотеки принимали П.С.Нахимов и В.И.Истомин. С 1843 г. и вплоть до своей смерти комитет директоров возглавлял П.С.Нахимов, а В.А.Корнилов был секретарем-казначеем библиотеки и одним из ее директоров. Главное внимание уделялось комплектованию библиотеки специальной военно-морской литературой.
В 1846 г. М.П.Лазарев отправил В.Корнилова в Англию для наблюдения за постройкой 4 пароходов для Черноморского флота, причем главной целью этой командировки было изучение состояния военно-морских сил Англии и организации управления ими. Жизнь в Англии, где вообще относились очень подозрительно ко всякому иностранцу, а в особенности - моряку, была очень тяжелой для В.Корнилова. Ему приходилось бороться с множеством мелких неприятностей. В конце 1848 г. он вернулся в Севастополь на вновь выстроенном пароходе «Владимир», а вслед за тем был произведен в контр-адмиралы с оставлением в должности по особым поручениям при Главном командире М.П.Лазареве.

 В начале 1849 г. Владимир Алексеевич был назначен исполнять должность начальника штаба Черноморского флота и портов. Бодрый, в полном расцвете сил (ему было 43 г.), неутомимый в работе, В.Корнилов проводил все время в море, объезжая порты, производя смотры, но такие, к которым, как к трудному экзамену, готовились со страхом каждый командир и офицер. От зоркого взгляда В.Корнилова ничего не ускользало, и все сразу поняли, что необходимы знание, умение и добросовестная работа, что на эффектном случае выехать нельзя. Одновременно он вникал во все подробности управления и боевой подготовки флота.
В 1850 г. Владимир Алексеевич был утвержден в должности начальника штаба Черноморского флота. Смерть адмирала М.П.Лазарева была тяжелым ударом для В.Корнилова. Его положение стало неопределенным и затруднительным. Все вопросы, связанные с ответственностью по управлению Черноморским флотом, он должен был разделять с исправлявшим должность главного командира вице-адмиралом М.Б.Берхом, а между тем за пределами штаба он не имел никакой власти. При М.П.Лазареве, учитывая отношение его к В.Корнилову, такое ненормальное положение вещей было незаметным, но теперь оно грозило очень неприятными последствиями для него. 4(16) августа 1851 г. во время пребывания в Николаеве начальника Главного морского штаба князя А.С.Меншикова В.Корнилов подал ему докладную записку по этому вопросу, в результате чего последовало распоряжение последнего о допущении В.Корнилова «присутствовать при всех докладах, делаемых главному командиру». Кроме того, А.С. Меншиков разрешил В.Корнилову писать прямо к нему во всех затруднительных случаях, связанных с руководством по управлению Черноморским флотом. На Владимира Алексеевича уже начали смотреть как на главного начальника Черноморского флота, действительного преемника М.П.Лазарева. Временное на значение на эту должность адмирала М.Б. Берха (ему исполнилось 75 лет) было лишь условным замещением вакантной должности главного командира из-за молодости самого В.Корнилова, сверстники которого были еще капитанами 1 ранга.
2(14) октября 1852 г. Владимир Алексеевич был произведен в вице-адмиралы с назначением генерал-адъютантом. Фактически вся власть и командование Черноморским флотом были в его руках. Взяв на себя такую ответственность и предоставив дело боевой подготовки флота начальникам дивизий, старшим его вице-адмиралам Ф.А.Юрьеву и П.С.Нахимову, В.Корнилов немедленно принялся за дальнейшее развитие боевых сил флота. Через полгода после смерти М.П.Лазарева он подал императору Николаю I проект «введения винтовых судов и увеличения ранга судов до наибольших размеров кораблей английского флота (3-дечных), вмещающих на 50 % больше десанта». Уже в начале 1852 г. в Николаевском казенном адмиралтействе был заложен 1-й такой корабль, а 2 других решено было строить с подряда. Но главное затруднение было в проводке судов лиманом в открытое море, а потому В.Корнилов направил все усилия на ускорение постройки Лазаревских доков и расширение Лазаревского адмиралтейства в Севастополе, в главной операционной базе флота (работы по сооружению адмиралтейства в Севастополе начались в 1833 г. на участке между Корабельной и Южной бухтами и закончились уже после смерти М.Лазарева, а потому адмиралтейство было названо Лазаревским).
В декабре 1852 г. В.Корнилов был вызван князем А.С. Меншиковым в Санкт-Петербург для личного доклада Николаю I «извлечения из проекта действий против Босфора» покойного адмирала М.П.Лазарева и «записки о выгоднейшем времени к вооружению Черноморского флота». Вместе с этим В.Корниловым были представлены императору и все расчеты о перевозных средствах Черноморского флота. Николай I утвердил этот план, дабы, «когда наступит время, немедля исполнить предприятие, ежели обстоятельства к тому понудят».
Сопоставляя даты первых распоряжений о приведении войск IV и V корпусов на военное положение (15 и 19 декабря) с датой доклада В.Корнилова Лазаревского проекта Босфорской экспедиции (17 декабря), нельзя не признать, что они были в прямой и непосредственной связи. Результатом доклада была собственноручная записка
Николая I от 7 января 1853 г. о плане военных действий против Турции, руководящим началом которого была идея Босфорской экспедиции. Как сподвижник и ученик М.Лазарева, В.Корнилов должен был сказать и свое слово о возможности производства десантной экспедиции на Босфор при современной стратегической обстановке. И действительно, В.Корнилов был назначен в свиту князя А.С.Меншикова при отправлении его чрезвычайным послом к турецкому султану. 16(28) февраля 1853 г. посольство, возглавляемое генерал-адъютантом светлейшим князем А.С.Меншиковым, прибыло на пароходе Черноморского флота «Громоносец». А.С.Меншикова сопровождал начальник штаба Черноморского флота и портов вице-адмирал В.А.Корнилов и многочисленная свита.
24 февраля (по старому стилю) 1853 г. А.С.Меншиков был принят турецким султаном Омер-пашой и во время аудиенции вручил ему собственноручное письмо Николая I. На аудиенцию к султану А.С.Меншиков прибыл не в мундире, а в цивильном платье (фраке). Он не удостоил посещением ни одного из членов турецкого кабинета. В ходе дальнейших переговоров допущенные А.С.Меншиковым просчеты, его угрожающий тон и высокомерие изменили ситуацию не в пользу России.
В.Корнилов, узнав, что переговоры А.С. Меншикова с султаном затянулись и предвидя, что дело окончится войной, поспешил 12(24) марта уехать в Севастополь. Здесь он энергично принялся за подготовку к предстоящей кампании: производил ежедневные морские маневры и пополнял артиллерию и провиант на судах. В результате ознакомления с состоянием обороны Константинополя (во время пребывания там в составе делегации) он представил князю Меншикову по его возвращении свои соображения о десантной операции, которые, к сожалению, до сего времени не найдены в архивах. Единственным следом этого момента осталось донесение В.Корнилова Великому Князю генерал-адмиралу Константину Николаевичу от 19(27) марта, отправленное им на другой день по прибытии в Николаев из Константинополя. Признавая невозможность высадки десанта у открытого берега м. Килии, В.Корнилов рекомендует прорыв флота с десантом в Буюк-дере (в переводе большая долина) - приморской деревне, лежащей на европейском берегу Босфора, вблизи входа в него из Черного моря, в глубине обширного залива, при устье широкой долины (откуда и самое имя его). Но для успеха операции требует сохранения ее в строжайшей тайне, вплоть до распускания слухов о приготовлении похода в Бургас или Варну. При этом, останавливаясь на мысли об операции в Бургас, он бегло приводит соображения о выгоде и меньшей рискованности операционного направления через Айдос на Константинополь.
9(22) мая пароход «Громоносец» развел пары и с А.С.Меншиковым и его свитой покинул берега Босфора.
А весь сыр-бор начался с разногласий Франции и России относительно прав католического и православного духовенства в Палестине, являвшейся провинцией Османской империи. Для решения вопроса о святых местах в Иерусалиме, положении православных христиан в Сирии и Палестине, защите их от враждебных турецких акций
Николай I и отправил в Константинополь чрезвычайное посольство А.С.Меншикова. Но из-за вмешательства в эти проблемы Англии и Франции, незаинтересованных в положительном решении всех этих вопросов, посольство возвратилось ни с чем. Война между Турцией и Россией стала неизбежной.
Вскоре А.С. Меншиков вернулся с известием о разрыве дипломатических отношений с Турцией. В.Корнилов немедленно отдал приказ о приведении всех портов и судов Черноморского флота в боевую готовность, а 18(30) июня 1853 г. штаб Черноморского флота по его инициативе разработал программу крейсерства флота между Босфором и Крымом. Цель крейсерских операций заключалась в организации наблюдения за движением иностранных военных судов по Черному морю и недопущения внезапного нападения неприятельского флота на русские корабли. В дальнейшем, в 1853-1854 гг. вся деятельность В.Корнилова прошла под ближайшим непосредственным руководством А. С. Меншикова.
Начав по возвращении из Константинополя немедленную подготовку флота к военным действиям, В.Корнилов принимал самое активное непосредственное участие и в приведении Севастополя к обороне, руководил работами флота по возведению батарей для защиты входа на рейд и закончил все работы маневрами флота по теме: прорыв на Севастопольский рейд.
С 17(29) сентября по 24 сентября (6 октября) 1853 г. Отряд кораблей Черноморского флота под общим командованием В.А. Корнилова и П.С.Нахимова успешно провел операцию по перевозке войск из Севастополя к берегам Кавказа. Всего было перевезено 16.000 войск 13-й пехотной дивизии, две батареи
13-й артиллерийской бригады, 827 лошадей и 10-дневный запас продовольствия. Операция эта была произведена в 7-дневный срок. Она слишком поздно подтвердила, на что был способен флот, если бы ему своевременно была поставлена правильная (Лазаревская) задача. После высадки войск в Сухум-Кале и Анакрии парусные корабли и транспорты, буксируемые пароходами, перевезли 8-тысячный отряд из Одессы в Севастополь, полностью завершив эту операцию 2(14) октября 1853 г. Надо заметить, что обе эти операции прошли успешно и в этом немаловажное значение имели погодные условия, которые в этот отрезок времени были великолепными.
16(28) октября 1853 г., получив известие о первой битве, происшедшей 12(24) октября между нашей гребной флотилией и турецкими укреплениями на Дунае близ м. Исакчи, В.Корнилов издал свой первый боевой приказ по Черноморскому флоту, в котором говорилось, что «…хотя и не последовало еще высочайшего манифеста о войне, суда должны быть всякую минуту готовы к выходу в море для поражения неприятеля», и поэтому он предписал ежедневно делать общие ученья и держать в полной готовности пушки и даже абордажные снаряды. Одновременно с этим В.Корнилов предписал командиру Севастопольского порта разделить фрегаты, оставшиеся на рейде, на две эскадры, чтобы, в случае выхода одной в море, другая могла бы оставаться в резерве. В.А.Корнилов стал ожидать, как писал он П.С.Нахимову 18(30) октября, «…пока Государь дозволит доказать Джону Булю, что русские не забыли своего происхождения от людей, спасших Европу, и что пока можно будет свалять дело вроде Наваринского». (John Bull, дословно Джон - Иван) Бык - юмористическое олицетворение типичного англичанина. Д. Булль более или менее груб, упрям, откровенен, одарен здравым смыслом, патриот и презирает все неанглийское. На карикатурах он изображается коренастым, краснощеким, рыжеволосым, постоянно готовым к боксу. Прозвище Д. Булля впервые употреблено Свифтом в 1704 г. и стало общепринятой кличкой англичанина).
20 октября (1 ноября) В.Корнилов получил разрешение выйти на рекогносцировку Варнского и Бургасского заливов, после разведки которых он должен был повернуть к Анатолийскому побережью Турции и там соединиться с эскадрой П.С.Нахимова. При встрече с турецкими судами разрешено было действовать по своему усмотрению.
С началом войны против Турции (Высочайший манифест об объявлении войны Турции от 24 октября  - 5 ноября - 1853 г.) В.Корнилов беспрерывно сам на пароходах выходил в море для рекогносцировок и наблюдения за турецким побережьем.
5(17) ноября 1853 г. на 11-пушечном пароходо-фрегате «Владимир» (командир капитан-лейтенант Г.И.Бутаков) В.Корнилов участвовал во взятии турецкого 10-пушечного парохода «Перваз-Бахри». После 3-часового боя турецкий пароход спустил флаг. Бой «Владимира» с «Перваз-Бахри» явился первым в мире столкновением паровых кораблей. Но к Синопскому бою В.Корнилов опоздал и соединился с эскадрой вице-адмирала П.С.Нахимова уже после Синопской битвы.
22 ноября (4 декабря) 1853 г. он писал своей жене Елизавете Васильевне: «…Битва славная, выше Чесмы и Наварина... Ура, Нахимов! Михаил Петрович (Лазарев) радуется за своего ученика!..».
По приходу в Севастополь В.Корнилов энергично принялся за укрепление порта и рейда, распределил место стоянки судов в гавани, составил для них боевые диспозиции, построил три земляные батареи для оказания помощи нашим судам в случае появления неприятеля на рейде. Он заметил, что неприятель легко может стать с тыла Константиновской батареи (равелина) и безнаказанно бомбардировать рейд (что и пробовали делать английские суда 5(17) октября 1854 г.), поэтому и приказал построить к северу от Константиновской батареи на высокой скале оборонительную башню «Мартелло». Эта башня впоследствии нанесла столько вреда противнику, что он прозвал ее «осой». Затем Корнилов сформировал 4 десантных и 2 резервных батальона.
Укрепления, возведенные В.Корниловым, придали Севастополю такой грозный вид с моря, что неприятель после многих рекогносцировок счел более удобным напасть на город с суши. Союзники близ Балаклавы высадили на берег десант и у р. Альмы, вынудили русские войска отступить. Главнокомандующий А.С.Меншиков, отойдя к Севастополю, решил присоединить севастопольские сухопутные войска к армии, а защиту города с суши поручить морякам. Но, чтобы защитить Севастополь и с моря, он приказал В.Корнилову затопить при входе в бухту несколько кораблей. Таким образом В.Корнилову приходилось собственными руками уничтожать флот, над совершенствованием которого он столько лет трудился. По этому поводу В.Корнилов созвал военный совет из флагманов и командиров кораблей, передал им приказание А.С. Меншикова и предложил, в свою очередь, выйти в море и дать решительное сражение неприятелю, чтобы, если уж и не совсем разбить его, то, по крайней мере, обессилить настолько, чтобы он не мог начать осады города. Но план этот не встретил сочувствия со стороны собравшихся. Тогда В.Корнилов распустил совет, поехал к А.С.Меншикову и сообщил ему о своем намерении. А.С. Меншиков в ответ повторил приказ о затоплении кораблей. Вице-адмирал В.Корнилов отказался исполнить приказание. А.С.Меншиков сильно рассердился и со словами: «Ну так поезжайте в Николаев к месту своего служения!» - приказал позвать к себе вице-адмирала М.Н.Станюковича. Видя, что А.С.Меншиков непоколебим, В.А.Корнилов вскричал: «Остановитесь!  То, к чему вы меня принуждаете, - самоубийство, но чтобы я оставил Севастополь, окруженный неприятелями, - невозможно! - Я готов повиноваться!...».
На следующий день В.Корнилов отдал приказ затопить в бухте пять кораблей и со слезами на глазах, по рассказам очевидцев, смотрел, как они медленно погружались в воду. «Москва горела, но Русь от этого не погибла, напротив стала сильнее! Бог милостив! Помолимся Ему и не допустим врага сильного покорить себя!» - обратился он к окружающим морякам.
Затопив корабли, А.С.Меншиков, несмотря на все возражения В.Корнилова, решил вывести почти все сухопутные войска из города. Перед уходом он поручил защиту южной стороны города вице-адмиралу П.С.Нахимову, а северной, откуда ожидалось нападение неприятелей, - вице-адмиралу В.А.Корнилову.
Северная сторона была так слабо укреплена, что В.Корнилов совершенно не был уверен в успехе в случае штурма. «Отступление с северной стороны - невозможно, - говорил он, - мы все тут ляжем. Смерть меня не страшит, но быть взяту в плен - это ужасно!». Однако он не упал духом, а деятельно принялся с полковником Э.И.Тотлебеном за укрепление порученной ему части города и сумел вдохнуть бодрость и энергию в окружающих. Между тем, вопреки всяким ожиданиям, неприятель вдруг перешел на южную сторону.
В.Корнилов со своими 11 батальонами моряков поспешил на помощь к П.С.Нахимову. П.Нахимов с самого начала тяготился выпавшей на его долю ролью командира-распорядителя и просил В.Корнилова принять на себя защиту города и командование войсками. П.С.Нахимов заявил, что хоть он и старше В.А.Корнилова годами и службой, но будет подчиняться только В.Корнилову, как начальнику штаба Черноморского флота. В.Корнилов согласился и принялся за работу.
13(25) сентября город был объявлен на осадном положении. Укрепления южной стороны с суши мало чем отличались от укреплений северной. Даже знаменитый впоследствии Малахов курган имел только башню, без гласиса, без фланговой обороны. В.Корнилов трудился неутомимо, поспевая всюду, ободряя всех словами и своей личной энергией.
19 сентября (1 октября) А.С. Меншиков, вернувшись в Севастополь накануне и увидев собственными глазами, сколько было сделано всего за неделю для укрепления города, приказал начальнику Севастопольского гарнизона генерал-лейтенанту Ф.Ф.Моллеру назначить вице-адмирала В.А.Корнилова начальником штаба гарнизона. Неприятели не торопились наступать - они тоже окапывались.
3(15) октября В.Корнилов отдал свой последний приказ по войскам, который кончался словами: «Помни каждый, что для успеха надо думать не о себе, а о товарище...».
5(17) октября был первым днем бомбардировки Севастополя - союзники штурмовали русские позиции. Рано утром, когда только началась канонада, В.Корнилов приехал на 4-й бастион, оттуда поехал на пятый, а затем, услышав, что защитники 3-го бастиона терпят сильный урон, поскакал к ним. Офицеры уговаривали В.Корнилова беречь себя, но он отвечал, что «в такой торжественный день он имеет душевную потребность видеть всюду своих героев на поле их отличия», и что «раз другие исполняют свой долг, то почему же ему мешают исполнять его долг!..» В 11.30 часов дня В.Корнилов приехав на Малахов курган, приказал устроить перевязочный пункт в нижней части каменной башни, а затем стал спускаться к месту, где была привязана его лошадь, чтобы ехать к Бутырскому и Бородинскому полкам. Едва он сделал несколько шагов, ядро раздробило ему левую ногу. Он успел только сказать: «Отстаивайте же Севастополь!» - и потерял сознание. На перевязочном пункте он пришел в себя, причастился и послал брата своей жены юнкера Новосильцева в Николаев предупредить жену о полученной ране. Раненого хотели перенести в госпиталь, но не знали, как приподнять его, чтобы не разбередить рану. Заметив их колебание, В.Корнилов сделал усилие и сам через раздробленную ногу лег в носилки. В тот же день В.Корнилов скончался истинным героем. В госпитале он попросил к себе контр-адмирала В.И.Истомина, чтобы передать ему еще кое-какие приказания. В.Истомин успокоил раненого насчет хода дела на 3-м бастионе и стал говорить о том, что он скоро поправится... «Нет, туда, туда, к Михаилу Петровичу» (Лазареву), перебил его В.Корнилов и затем добавил: «Разве вы меня не знаете? - Смерть для меня не страшна! Я не из тех людей, от которых надо скрывать ее. Передайте мое благословение жене и детям. Скажите генерал-адмиралу, что у меня остаются дети». В это время в госпиталь вошел лейтенант Львов с известием, что английские батареи сбиты. Собравшись с силами, В.Корнилов вскрикнул: «Ура, ура!». Успех отражения этого штурма и неизбежность осады нельзя не приписать в значительной степени В.Корнилову. Сама смерть его в первый день общего штурма Севастополя после того, как он объехал всю оборонительную линию, была как бы заветом гарнизону. Последними его словами были: «Скажите всем, как приятно умирать, когда совесть спокойна. Благослови Господь Россию и Государя! Спаси Севастополь и флот!».
В письме обер-интенданту Черноморского флота и портов контр-адмиралу Н.Ф.Метлину о смерти В.А.Корнилова и положении в Севастополе П.С.Нахимов писал: «…Владимир Алексеевич не существует. Предупредите и приготовьте Елизавету Васильевну (жена Корнилова). Он умер как герой. Завтра снова дело. Я не знаю, что будет с Севастополем без него - и на флоте, и в деле на берегу…У нас без Владимира Алексеевича идет безначалие…Что будет завтра и кто будет жив - не знаю. Ожидаю в ночь атаки и абордажа кораблей и фрегатов пароходами и шлюпками…».
У В.Корнилова осталось пятеро детей.
Похоронен В.Корнилов в склепе Владимирского собора Севастополя рядом с могилой М.П. Лазарева.
Он был награжден орденами Св. Анны IV, III и II степеней, Св. Владимира IV, III и II степеней, Св. Станислава II степени и Св. Георгия IV степени.
На Малаховом кургане на месте гибели ему воздвигнут памятник по проекту генерал-лейтенанта А.Г.Бильдерлинга. Архитектор И.Н.Шредер.
Именем В.А.Корнилова названы 2 банки в Японском море, мыс на Крымском полуострове. Имя В.Корнилова носили также ряд кораблей русского Военно-Морского Флота.
В январе месяце в Доме ученых пройдет конференция, посвященная 200-летию со дня его рождения.