Наиболее плодотворным был его альянс с Яёй Кусамой, японской художницей-авангардисткой, известной своим пристрастием к узору в горошек. Они встретились в 1962 году, когда Кусаме было немного за тридцать. В своей автобиографии «Сеть бесконечности» она описывает их отношения с Корнеллом как эротические и творческие одновременно, хотя его мать делала всё возможное, чтобы разрушить их и однажды даже вылила на них ведро воды, когда они целовались, сидя под айвовым деревом на заднем дворе. В конце концов Кусама бросила его, измученная клаустрофобической интенсивностью, с которой Корнелл требовал ее внимания, марафонами телефонных монологов, которые могли продолжаться часами, десятками любовных записок, которые она находила в своем почтовом ящике каждый день.