Cornelius Lewenberg studierte an der Hochschule für Musik Karlsruhe bei Prof. Friedemann Röhlig und bei Frau Prof. KS. Julia Varady sowie in Zürich bei Prof. Markus Eiche. Zusätzliche Impulse im Bereich Liedgestaltung erhielt er bei Prof. Hartmut Höll und Prof. Mitsuko Shirai.
Schon während seines Studiums gastierte er an den Theatern Pforzheim in Mannheim und Darmstadt sowie bei den Rossini-Festspielen in Bad Wildbad. Cornelius Lewenberg war Stipendiat des Richard-Wagner-Verbands Karlsruhe, der Studienstiftung des deutschen Volkes und wurde von der Riemschneider Stiftung Karlsruhe gefördert. Er ist Preisträger des Musikförderpreises des badischen Kulturfonds, der Kammeroper Schloss Rheinsberg, und der Opernakademie Bad Orb.
Von 2016/17 bis 2020/21 gehörte er zum Ensemble des Mecklenburgischen Staatstheaters Schwerin, wo er u.a. als Ned Keene in Peter Grimes, Matthieu in Andrea Chenier, Sigismund in Im weißen Rössl, Marullo in Rigoletto und Hans Scholl in Weiße Rose zu erleben war. In letzter Zeit stand er als Mendel in Anatevka an der Komischen Oper in Berlin, Papageno in Die Zauberflöte bei den Opernspielen Munot und als Kilian bei den Schlossfestspielen Zwingenberg auf der Bühne.
Außerdem widmet er sich intensiv dem Konzert- und Liedgesang. Liederabende gab er in Wien, London, Newcastle, Hamburg, Berlin und weitern Orten in Deutschland. Im Oratorienbereich ist er regelmäßig tätig, bisher unter anderem im Hamburger Michel, im Essener Dom, im Salzburger Dom sowie in Stuttgart, Mannheim, Köln und zuletzt mehrfach in der Berliner Philharmonie und dem Berliner Konzerthaus.An der Kammeroper Hamburg sang er Merkur (Orpheus in der Unterwelt), Baron Duphol (La traviata), Guglielmo (Cosi fan tutte), Cascada (die Lustige Witwe) und Schlemihl (Hoffmanns Erzählungen).
Im Sommer 2024 sang er bei den Salzburger Festspielen unter der Leitung von Teodor Currentzis den Hohenpriester in Bachs Matthäuspassion.