Urodził się w chłopskiej rodzinie. Absolwent Syberyjskiego Korpusu Kadetów w Omsku. W 1889 roku wstąpił do Michajłowskiej Szkoły Artylerii w Petersburgu. Służył w Turkiestańskim Okręgu Wojskowym, gdzie został przydzielony do 5 batalii brygady artyleryjskiej. W 1895 roku został przyjęty do Mikołajewskiej Akademii Sztabu Generalnego, którą ukończył w 1898 roku. Wziął udział w wojnie rosyjsko-japońskiej. W listopadzie 1906 roku został członkiem Cesarskiego Rosyjskiego Towarzystwa Geograficznego. Od 1907 do 1911 służył jako attaché wojskowy w Chinach. Po powrocie do Rosji, został dowódcą 8 Estońskiego Pułku Piechoty. W czasie rewolucji lutowej został mianowany przez Mikołaja II dowódcą piotrogrodzkiego okręgu wojskowego i garnizonu Piotrogrodu. W końcu kwietnia 1917 roku, przed dymisją pierwszego rządu Gieorgija Lwowa usunięty z obu stanowisk i mianowany dowódcą 8 Armii na Froncie Południowo-Zachodnim. Wyróżnił się tam swoimi umiejętnościami dowódcy. 19 lipca 1917 roku został mianowany przez Kiereńskiego, głównodowodzącym armii rosyjskiej. Korniłow dążył do przywrócenia kary śmierci za dezercję z pola bitwy, władzę odmówiły tej propozycji. Niedługo po odmowie do Kiereńskiego doszedł sfałszowany telegram o próbie zamachu stanu Korniłowa. Premier odebrał mu stanowisko głównodowodzącego. Korniłow przekonany, że Kiereński jest zakładnikiem bolszewików w Piotrogrodzie, wyruszył z korpusem kozackim na stolicę (pucz Korniłowa). Gdy okazało się, że Kiereński zgodził się na uzbrojenie bolszewickiej Czerwonej Gwardii i wysłał wojska z Piotrogrodu przeciw korpusowi kozackiemu, jego dowódca (gen. Aleksandr Krymow) wstrzymał bez walki marsz, a następnie popełnił samobójstwo. Kiereński odebrał Korniłowowi dowództwo i aresztował go w twierdzy w Bychowie, z której później zbiegł. Rozpoczął organizację wojskowych oddziałów antybolszewickich (później Armia Ochotnicza). Korniłow zginął w bitwie o Jekaterynodar, gdy artyleria Armii Czerwonej ostrzelała siedzibę sztabu korpusu, położoną nad brzegiem rzeki Kubań. Po jego śmierci dowództwo nad Armią Ochotniczą objął gen. Anton Denikin.
