Né à Loudun, dans la Vienne, le 27 février 1809, il fut éduqué dans la foi avec son frère et ses trois sœurs, et développa vite une grande piété. Après son collège à Saumur, il entra au petit séminaire jésuite de Montmorillon, avant d’intégrer le grand séminaire de Poitiers. Ordonné sous-diacre en juin 1830, il quitta Poitiers pour rejoindre le séminaire de Missions étrangères de Paris.
En 1831, après son ordination diaconale, il fut envoyé vers le Sichuan, province du centre de la Chine. Il n’arriva toutefois jamais à destination, ses guides ne l’ayant pas rejoint après qu’il eut débarqué au Tonkin, où il resta bloqué en pleine période de persécution. Il y exerça donc sa mission, et fut ordonné prêtre dans la clandestinité le 26 avril 1834 à Hanoï.
Deux ans plus tard, le vicaire apostolique du Sichuan lui écrivit une lettre pour lui confier l’impossibilité de lui envoyer de nouveaux guides, lui proposant de se rendre à Macao ou de rester au Tonkin ; c’est cette dernière option qu’il choisit. Il exerça donc son ministère en pleine persécution au Tonkin, toujours calme et joyeux, malgré les risques et une santé fragile.
En 1837, il fut arrêté sur dénonciation, sous l’accusation d’être à la tête d’une secte fomentant une rébellion. Enfermé dans une cage et torturé, il écrivit dans une lettre qu’il put faire passer : « Après cinquante coups on m’a délié. En arrivant à la prison, j’ai chanté le Salve Regina, le chant à la Vierge. » Il fut ensuite condamné à mort par décret impérial.
Jean-Charles Cornay fut exécuté le 20 septembre 1837, à la citadelle de Sontay, près de Hanoï : décapité, démembré, sa tête jetée dans un fleuve. Juste avant son martyre, il exhortait encore les chrétiens : « Le Seigneur est fidèle : il attend de nous une confiance totale en ses promesses. » Béatifié par Léon XIII le 27 mai 1900, il fut canonisé par Jean-Paul II le 19 juin 1988.