Corey Cerovsek wurde in Vancouver, Kanada, geboren und begann im Alter von fünf Jahren mit dem Geigenspiel. Nach frühen Studien bei Charmian Gadd und Richard Goldner schloss er im Alter von 12 Jahren sein Studium am Royal Conservatory of Music der Universität Toronto mit einer Goldmedaille für die beste Note im Fach Streicher ab. Im selben Jahr wurde er von Josef Gingold als Student angenommen und schrieb sich an der Indiana University ein, wo er im Alter von 15 Jahren einen Bachelor-Abschluss in Mathematik und Musik und im Alter von 16 Jahren einen Master-Abschluss in beiden Fächern erhielt und mit 18 Jahren seine Doktorarbeit in Mathematik und Musik abschloss. Parallel dazu studierte er Klavier bei Enrica Cavallo und trat häufig mit beiden Instrumenten in Konzerten auf.
Cerovsek arbeitete mit Dirigenten wie Zubin Mehta, Charles Dutoit, Michael Tilson Thomas, Neeme Järvi, Andrew Litton, Yoel Levi und Jesús López-Cobos zusammen und konzertierte in Nordamerika mit den Orchestern von Boston, Philadelphia, San Francisco, Detroit, Cincinnati, St. Louis, Atlanta und Baltimore. Louis, Atlanta, Baltimore, Montreal, Vancouver und Toronto sowie international mit Orchestern wie der Israelischen Philharmonie, den Prager Symphonikern, der Philharmonie Hongkong, dem Residentie Orkest Den Haag, den Berliner Symphonikern, den Symphonikern von Sydney, Melbourne und Adelaide, dem Bournemouth Symphony Orchestra, dem Wiener Kammerorchester, dem Orchestre de Poitou-Charentes und dem Montpellier Festival Orchestra (Frankreich).
Als Solist ist er weltweit aufgetreten, u. a. im Isabella Stewart Gardner Museum (Boston), im Kennedy Center (Washington, D.C.), im Walter Reade Theatre des Lincoln Center und in der Frick Collection (New York), am Place des Arts (Montréal), in der San Francisco Symphony Orchestra „Debut Series“, in der Wigmore Hall (London) sowie im Théâtre du Châtelet und im Salle Gaveau (Paris). Er ist auch ein begeisterter Kammermusiker und tritt regelmäßig bei den Festivals von Kuhmo (Finnland), Verbier (Schweiz), Tanglewood (USA), Divonne (Frankreich) und Stavanger (Norwegen) sowie bei den Spoleto-Festivals (USA und Italien) auf. Zu seinen Kammermusikpartnern zählen Jean-Yves Thibaudet, Thomas Quasthoff, Joshua Bell, Julien Quentin, Jeremy Denk, Leonidas Kavakos, Eric Le Sage, Denis Pascal, Alexandre Tharaud, Paul Meyer, Truls Mørk, Tabea Zimmermann, Katia Skanavi, Isabelle Van Keulen, Leif Ove Andsnes sowie die Quartette Borromeo, Ysaÿe und Diotima.
Seine 2006 mit dem Pianisten Paavali Jumppanen für das Label Claves aufgenommene Gesamteinspielung der Beethoven-Violinsonaten erhielt zahlreiche Auszeichnungen, darunter den MIDEM Classical Music Award 2008 für die beste Kammermusik, Gramophone Recommends und Anerkennung von Le Monde de la Musique, Diapason, Supersonic Pizzicato und Fono Forum Stern des Monats. Im Jahr 2008 folgte eine vielbeachtete Aufnahme von Werken von Vieuxtemps und Wieniawski mit dem Orchestre de Chambre de Lausanne unter Hannu Lintu. Seine Corigliano-Violinsonate, die er zusammen mit Andrew Russo beim Label Black Box einspielte, wurde 2006 für einen Grammy Award nominiert.
Corey Cerovsek spielt auf der „Milanollo“ Stradivari von 1728, die unter anderem von Viotti, Paganini und Christian Ferras gespielt wurde. Er ist außerdem Mitbegründer und CTO eines Technologieunternehmens, das sich auf die medizinische Ausbildung spezialisiert hat.