Корнелл, исследовательский университет, выпускает четвертое по величине число выпускников в мире, которые продолжают получать докторскую степень в области инженерии или естественных наук в американских институтах. Он также занимает пятое место в мире по числу выпускников, которые получают докторскую степень в американских университетах в любой области. Исследования являются центральным элементом миссии Корнелла. В 2009 году Корнелл потратил 671 миллион долларов на научные и инженерные исследования и разработки. Это делает его 16-м по величине в США.
За 2004-05 финансовый год университет потратил 561,3 млн. долл. на исследования. Из подразделений Корнелла наибольшую часть этих средств получили колледжи медицины (164,2 млн. долл.), сельского хозяйства и наук о жизни (114,5 млн. долл.), искусств и наук (80,3 млн. долл.) и инженерии (64,8 млн. долл.). Деньги поступают в основном из федеральных источников, а федеральные инвестиции составляют 381,0 млн. долл. Больше всего денег инвестируют федеральные агентства - Министерство здравоохранения и социальных служб и Национальный научный фонд, которые составляют, соответственно, 51,4% и 30,7% всех федеральных инвестиций в университет. Корнелл вошел в десятку лучших университетов США, получивших наибольшее количество патентов в 2003 году, и вошел в пятерку лучших в стране по количеству образовавшихся старт-ап компаний. В 2004-05 годах Корнелл получил 200 раскрытий об изобретениях, подал 203 патентных заявки в США, заключил 77 коммерческих лицензионных соглашений и распределил роялти на сумму более 4,1 млн долларов среди подразделений и изобретателей Корнелла.
С 1962 года Корнелл участвует в беспилотных миссиях на Марс. В 21 веке Корнелл принимал участие в разведывательной миссии на Марсе. Стив Сквайрс (Steve Squyres), главный исследователь Научного грузового отряда Athena, руководил выбором зон посадки и запрашивал функции сбора данных для марсоходов "Спирит" и "Опортунити". Инженеры Лаборатории реактивного движения приняли эти запросы и спроектировали роверы в соответствии с ними. Роверы, оба из которых проработали долгое время в течение своей первоначальной жизни, несут ответственность за открытия, которые в 2004 году были удостоены награды "Прорыв года" от Science. Управление марсоходами переместилось между Лабораторией реактивного движения НАСА в Caltech и Корнелловским корпусом космических наук. Кроме того, исследователи Корнелла обнаружили кольца вокруг планеты Уран. Кроме того, Корнелл построил и эксплуатировал крупнейший и самый чувствительный в мире радиотелескоп в Аресибо, Пуэрто-Рико.
В 1952 году Джон О. Мур из Корнелльской аэронавигационной лаборатории начал проект по исследованию травм в автомобильных авариях. (В 1972 г. лаборатория была отделена от университета как корпорация Calspan). Она стала пионером в использовании краш-тестов, первоначально с использованием трупов, а не манекенов. В ходе проекта было обнаружено, что усовершенствованные дверные замки, энергопоглощающие рулевые колеса, мягкие приборные панели и ремни безопасности могут предотвратить необычайный процент травм. Проект привел Liberty Mutual к финансированию строительства в 1956 году демонстрационного автомобиля Cornell Safety Car, который получил общенациональную известность и оказал влияние на автопроизводителей. Вскоре автопроизводители открыли собственные лаборатории краш-тестов и постепенно внедрили многие инновации Cornell. Другие идеи, такие как пассажирские сиденья, обращенные лицом назад, никогда не находили отклика ни у автопроизводителей, ни у публики. []
В 1984 году Национальный научный фонд начал работу по созданию пяти новых суперкомпьютерных центров, включая Корнельский центр передовых вычислений, для обеспечения высокоскоростных вычислительных ресурсов для исследований на территории США. В 1985 году команда Национального центра суперкомпьютерных приложений начала разработку NSFNet, компьютерной сети на основе TCP/IP, которая могла бы подключаться к ARPANET, в Корнельском центре передовых вычислений и в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн. Эта высокоскоростная сеть, неограниченная для академических пользователей, стала основой, к которой будут подключены региональные сети. Первоначально сеть имела скорость 56 Кбит/с, трафик в сети рос в геометрической прогрессии; каналы связи были модернизированы до 1.5 Мбит/с T1s в 1988 году и до 45 Мбит/с в 1991 году. Сеть NSFNet стала важной вехой в развитии Интернета, и ее стремительный рост совпал с развитием Всемирной паутины.
Ученые Корнелла исследовали фундаментальные частицы природы более 70 лет. Физики Корнелла, такие как Ханс Бете, внесли свой вклад не только в основы ядерной физики, но и участвовали в Манхэттенском проекте. В 1930-х годах Корнелл построил второй циклотрон в США. В 1950-х годах физики Корнелла стали первыми, кто изучил синхротронное излучение. В 1990-х годах электронное кольцо Корнелла, расположенное под полем выпускников, было самым ярким электрон-позитронным коллайдером в мире. После постройки синхротрона в Корнелле Роберт Р. Уилсон взял отпуск и стал директором-основателем компании Fermilab, которая занималась проектированием и строительством Теватрона, крупнейшего ускорителя в Соединенных Штатах. Группы Корнелла по ускорителю и физике высоких энергий участвуют в проектировании предлагаемого Международного линейного коллайдера и планируют участвовать в его строительстве и эксплуатации. Международный линейный коллайдер, строительство которого будет завершено в конце 2010-х годов, дополнит Большой адронный коллайдер и прольет свет на такие вопросы, как идентичность темной материи и существование дополнительных измерений.
В области гуманитарных и социальных наук Корнелл наиболее известен как один из крупнейших в мире центров изучения Юго-Восточной Азии. Программа по Юго-Восточной Азии (SEAP) в Корнелле определена Министерством образования США как Национальный ресурсный центр (NRC) на 2010-2014 годы. Таким образом, SEAP имеет общенациональное значение в продвижении продвинутого обучения иностранным языкам, региональных и международных знаний в области либеральных искусств и прикладных дисциплин, ориентированных на Юго-Восточную Азию. Центр передовых исследований Юго-Восточной Азии имени Джорджа Мактурнана Кахина находится в историческом здании "Треман Хаус". В Центре Джорджа Мактурнана Кахина обучаются выпускники SEAP, приглашенные стипендиаты и ученые, преподаватели, а также офисы SEAP по изданию и работе с общественностью.
