Er war der Sohn des berühmten Malers Quentin Massys und jüngere Bruder von Jan Massys. Seine Ausbildung zum Maler erhielt er im Atelier seines Vaters. Zusammen mit seinem Bruder Jan wurde er 1531, ein Jahr nach dem Tode seines Vaters, als Meister in die Antwerpener St. Lukasgilde aufgenommen. 1544 mussten die Brüder Antwerpen aufgrund ihrer religiösen Anschauungen verlassen. Wohin Cornelis ging und ob er jemals an die Schelde zurückkehrte ist unbekannt.

Von Cornelis Massys sind eine Reihe von signierten oder monogrammierten Gemälden und Zeichnungen bekannt. Auch tragen einige seiner Werke eine eigenhändige Datierung, das früheste ist 1538 datiert.
Als Landschaftsmaler steht Massys in der Tradition von Joachim Patinir, obwohl er sich nicht wie dieser ausschließlich auf die Landschaftsmalerei spezialisierte. Während er den von Patinir maßgeblich mitentwickelten Kompositionstyp der 'Weltlandschaft' variierend weiterführte, verzichtete er oftmals auf die von seinen Vorgängern in den jeweiligen Landschaftsraum eingefügte Historie. Zu Recht kann Massys in diesem Sinne als ein wesentlicher Wegbereiter der 'reinen Landschaft' verstanden werden.