Von 1987 bis 1991 besuchte Cornelia Schirmer die Hochschule für Schauspielkunst „Ernst Busch“ in Berlin. Auf einem Treffen deutschsprachiger Schauspielschulen erhielt sie 1990 einen Solopreis für ihre Rolle „Amalia“ in Schillers „Die Räuber“ und wurde vom damaligen Intendanten Jürgen Flimm ins Ensemble des Thalia Theater engagiert, wo sie bis 1998 Mitglied war. Anschließend wechselte sie an das Deutsche Theater nach Berlin. Sie arbeitete u.a. mit den Regisseuren Jürgen Flimm, Robert Wilson, Thomas Langhoff, Katharina Thalbach und Wolf-Dietrich Sprenger, spielte u.a. „Luise“ in Friedrich Schillers Drama „Kabale und Liebe“, „Franziska“ in „Minna von Barnhelm“, „Polly“ in Brechts „Dreigroschenoper“ oder „Desdemona“ in Shakespeares „Othello“.
Seit 2001 arbeitet sie in Hamburg als freie Schauspielerin, gastiert an den Hamburger Theatern und ist regelmäßig am St. Pauli Theater, den Kammerspielen, Ernst-Deutsch-Theater oder am Thalia Theater zu sehen.
2020 wurde Cornelia Schirmer als Künstlerkollektiv „Cocodello“, gemeinsam mit ihrem Partner Delio Malär, mit dem Kabarettpreis „Mindener Stichling“ ausgezeichnet.