Selv om Cleveland Browns i National Football League (NFL) draftet ham i NFLs draft i 1958 begynte Cornelison sin profesjonelle karriere med Saskatchewan Roughriders i CFL. Etter ett år i Canada signerte han med Dallas Texans / Kansas City Chiefs i AFL og spilte for dem fra 1960 til 1965. I 1962 ble han utnevnt AFL All-Star som offensive guard.