Volgens de overlevering zou Cornelis Krayenhoff reeds als kind vol overgave miniatuurvestingwerken hebben aangelegd in de tuin achter het ouderlijk huis even buiten Nijmegen, waar hij samen met zijn zeven zusters opgroeide. Hij wilde namelijk niets liever dan in de voetsporen treden van zijn vader, een majoor der genie in Staatse dienst met een internationale reputatie als waterbouwkundige. Maar Krayenhoff senior besliste anders. Hij zag zijn zoon liever in een beroep met meer inkomsten en meer sociaal aanzien dan het zijne. Na de Latijnse school begon Cornelis daarom in 1777 – overeenkomstig de wens van zijn vader – aan de rechtenstudie aan de Gelderse academie in Harderwijk. De meeste tijd bracht hij echter door in de collegezalen waar natuurwetenschappen en geneeskunde werden gedoceerd, zodat vader Krayenhoff zijn zoon na een jaar toestond over te stappen naar de medicijnenstudie. In januari 1784 sloot hij deze af met een promotie en vertrok hij naar Amsterdam, in de hoop daar als arts meer te kunnen verdienen dan in de provincie.

Krayenhoff wist inderdaad een bloeiende dokterspraktijk op te bouwen. In ieder geval had hij in 1788 voldoende welstand bereikt om in het huwelijk te treden met Johanna van der Plaat, de dochter van wijlen de schout van Grave, die hij waarschijnlijk nog kende uit zijn studententijd. Zijn spaarzame vrije tijd wijdde hij aan het bestuderen van militaire en waterbouwkundige geschriften en aan natuurkundig onderzoek. Krayenhoff behoorde tot de aanhangers van de Verlichting, niet alleen in wetenschappelijk opzicht, maar ook wat zijn politieke en maatschappelijke opvattingen betreft. In de strijd tussen oranjegezinden en patriotten stond hij onverkort aan de zijde van de laatstgenoemden. Maar terwijl hij zich in de crisis van 1787 wijselijk op de achtergrond hield, gedroeg de ‘keezendoctor’ zich in 1794 minder terughoudend. Eind oktober van dat jaar zag hij zich zelfs gedwongen Amsterdam hals over kop te verlaten en zijn toevlucht te zoeken in het hoofdkwartier van generaal Daendels – eveneens een Geldersman en een studievriend uit Harderwijk –, die, aan het hoofd van de uitgeweken patriotten, met het Franse leger het zuiden van de Republiek was binnengetrokken.

Tijdens de opmars van de troepen naar het noorden vroeg Daendels Krayenhoff in januari 1795 naar Amsterdam te reizen om ervoor te zorgen dat de machtswisseling daar ordelijk zou verlopen. Deze missie volbracht hij met succes, waarna hij zich weer aan zijn dokterspraktijk wilde wijden. Maar een man met zijn kennis en kunde wensten de nieuwe Bataafse machthebbers niet zomaar te laten gaan. Zij gaven de Amsterdamse arts de rang van luitenant-kolonel der genie en belastten hem – in functies met wisselende titels – met het toezicht op de vesting- en waterstaatswerken in West-Nederland. Toen in de late zomer van 1799 de Brits-Russische troepen een inval deden in NoordHolland, voerde Krayenhoff het bevel over de genie te velde. In de gevechten bij Callantsoog raakte hij licht gewond door een kogelschot in de linkerdij. Dit belette hem echter niet om door het aanleggen van defensieve stellingen Amsterdam in optimale staat van verdediging te brengen en zo zijn bijdrage te leveren aan de aftocht van de invasiemacht. Door deze ternauwernood afgeslagen inval was intussen wel duidelijk geworden hoe zwak de Bataafse defensie was. Om die reden werd Krayenhoff in 1800 opgedragen de Noord-Hollandse kust te versterken. In 1805 vroeg men hem de verdedigingwerken rond Amsterdam te verbeteren.

In juni 1806 maakte de Franse keizer Napoleon van de Bataafse vazalstaat het Koninkrijk Holland en plaatste hij hier zijn broer Louis op de troon. Met deze Lodewijk Napoleon verkeerde Krayenhoff – sinds maart van dat jaar kolonel – vanaf het begin op vriendschappelijke voet. De nieuwe Koning had grote achting voor de talenten van de legerofficier en stelde zijn onbevangen oordeel bijzonder op prijs. Nog in 1806 stelde hij hem aan als zijn adjudant en belastte hij hem, behalve met de inspectie van de vestingwerken, ook met het toezicht op de genie en artillerie. Het jaar daarop bevorderde Lodewijk Napoleon hem tot generaal-majoor. In mei 1809 viel Krayenhoff een nog groter eerbewijs te beurt door zijn benoeming tot minister van Oorlog. Zelf zag hij dat overigens niet zo, want hij aanvaardde dit ambt met tegenzin en alleen op aandringen van de Koning. Toen twee maanden later een omvangrijke Britse troepenmacht op Walcheren landde, was hij dan ook de eerstverantwoordelijke om hieraan, met de beperkte militaire middelen die hem ten dienste stonden, een halt toe te roepen. Maar keizer Napoleon achtte de inval te gevaarlijk om de verdediging aan de Hollanders zelf over te laten en liet, op voor hen vernederende wijze, een Franse maarschalk het commando ter plaatse overnemen.

Meer vernederingen zouden volgen. Aangezien het Koninkrijk Holland naar de mening van Napoleon zijn militaire verplichtingen aan Frankrijk onvoldoende nakwam en de economische blokkademaatregelen tegen de gezamenlijke Britse vijand niet streng genoeg toepaste, was inlijving bij het Keizerrijk onafwendbaar. Krayenhoff wilde zich hier niet zonder slag of stoot bij neerleggen, en in de ministerraad hield hij felle pleidooien voor gewapend verzet. Hij drong erop aan in ieder geval de stelling Amsterdam tegen de Fransen te verdedigen, en in opdracht van Lodewijk Napoleon begon hij de stad eind 1809 heimelijk te versterken. Voor Napoleon bleef dit niet verborgen, en in maart 1810 dwong hij zijn broer diens minister van Oorlog te ontslaan. Enkele maanden later volgde de inlijving van het land bij Frankrijk. Krayenhoff legde daarop zijn overige functies neer en ging zich weer aan zijn wetenschappelijke studies wijden.

Al bekleedde Krayenhoff dan geen openbare betrekkingen meer, officieel was hij nog steeds legerofficier, zij het niet langer in Hollandse, maar in Franse dienst. Zijn herhaalde verzoeken om ontslag werden echter niet gehonoreerd, want de nieuwe machthebbers wilden graag van zijn deskundigheid gebruik blijven maken. Dat gold uiteindelijk ook voor de hoogste machthebber. Tijdens zijn bezoek aan het pas geannexeerde grondgebied had Napoleon in oktober 1811 een ontmoeting met de eigenzinnige geniegeneraal, die het een jaar tevoren had gewaagd hem de voet dwars te zetten. Na een felle tirade stelde hij hem echter in de gelegenheid zijn kennis van de vestingbouwkunde ter plaatse te demonstreren. De Keizer was hiervan zo onder de indruk dat hij Krayenhoff eind december 1811 benoemde tot lid van het Comité des Fortifications in Parijs, dat door hem zelf werd voorgezeten. Tot mei 1812 zou hij hier zitting houden. Inmiddels had Napoleon het te druk met de voorbereiding van de oorlog tegen Rusland en mocht Krayenhoff met verlof terug naar Amsterdam. Voor de generaal persoonlijk volgden daarop zware tijden. Weliswaar hoefde hij zelf de veldtocht niet mee te maken, maar zijn beide zoons namen hieraan wel deel. Lange tijd verkeerden hij en zijn echtgenote in volstrekte onzekerheid of ze deze militaire catastrofe hadden overleefd. Pas na meer dan twee jaar zouden zij uit Russische krijgsgevangenschap terugkeren.

Toen in november 1813 duidelijk werd dat Napoleons heerschappij ten einde liep, verbrak Krayenhoff zijn eed van trouw aan de Keizer en schaarde hij zich aan de zijde van het Oranjegezinde driemanschap dat de voorlopige regering in het land op zich had genomen. Hij werd benoemd tot militair gouverneur van Amsterdam en moest er – evenals in 1795 – voor zorgen dat de machtswisseling in die stad ordelijk verliep. De uit ballingschap teruggekeerde Willem I was bekend met Krayenhoffs bekwaamheden en bevorderde hem in maart 1814 tot luitenant-generaal der genie. In september 1815 volgde zijn verheffing in de Nederlandse adel met de titel van baron bij eerstgeboorte, een eerbewijs dat hem – opmerkelijk genoeg – onder het Franse bewind niet ten deel was gevallen.

Inmiddels waren de Noordelijke en de Zuidelijke Nederlanden verenigd tot een nieuwe staat, die als bastion moest dienen tegen nieuwe Franse agressie. Met het oog hierop werd Krayenhoff, als inspecteurgeneraal der Fortificatiën, belast met de taak de bestaande vestingen in het zuiden van het nieuwe koninkrijk te versterken en tot een samenhangend verdedigingsstelsel om te vormen. Deze grootschalige werkzaamheden moest hij verrichten onder leiding van de Britse opperbevelhebber, de hertog van Wellington, wat veel tact en beleid vereiste. Ook de overwinnaar van Waterloo raakte echter spoedig onder de indruk van zijn deskundigheid, zodat Krayenhoff erin slaagde de hertog voor de meeste van zijn voorstellen met betrekking tot de ‘Zuiderfrontier’ te winnen. Dit alles vergde jaren van beraadslagingen en ontelbare inspectiereizen. Die ondernam hij aanvankelijk vanuit zijn woonplaats Amsterdam. Maar in 1818 verhuisde Kraijenhoff naar zijn geboortestad Nijmegen, waar hij een imposante woning betrok aan het Kelfkensbos. Of hij hier ook met zijn echtgenote woonde, is onduidelijk. Mogelijk leefden zij toen al gescheiden.

Krayenhoffs intensieve bemoeienis met de vestingbouw deed overigens zijn belangstelling voor de waterstaatkunde niet verflauwen. Als vrucht van vele jaren onderzoek naar mogelijkheden om de waterhuishouding in het Noord-Nederlandse rivierengebied te verbeteren verscheen in 1821 Proeve van een ontwerp tot sluiting van de rivier den Neder-Rhyn en Leck... en twee jaar later Proeve van een ontwerp tot scheiding der rivieren de Whaal en de Boven-Maas.... Ook als cartograaf was hij actief. Op grond van zijn Choro-topographische kaart der Noordelijke provincien van het Koningrijk der Nederlanden... (schaal 1:115.200), die in 1823 – na 25 jaar arbeid – werd gepubliceerd, mag men Krayenhoff terecht de ‘vader van de Nederlandse stafkaart’ noemen. Zijn voortgaande natuurkundige belangstelling kwam onder meer tot uiting in de bliksemafleider die hij, als eerste in Nijmegen, op zijn woning plaatste.

In 1825 maakte Krayenhoff een vier maanden durende inspectiereis langs de forten in Suriname en op de West-Indische eilanden. Bij terugkeer wachtte hem een onaangename verrassing. Al voor zijn vertrek waren er malversaties door verantwoordelijke genieofficieren aan het licht gekomen bij de aankoop van bouwmaterialen voor de vestingwerken in het zuiden. In het proces dat over deze fraudezaak werd gevoerd, hoorde het Hoog Militair Gerechtshof in 1826 ook Krayenhoff. Tot zijn ontsteltenis gebeurde dat echter niet als getuige, maar als verdachte, en hoewel het niet tot een officiële aanklacht tegen hem kwam, werd enkele maanden later wel zijn functie van inspecteur-generaal der Fortificatiën opgeheven. Jarenlang sleepte het proces zich voort. Pas in 1830 oordeelde het Gerechtshof dat Krayenhoff weliswaar nalatigheid in het toezicht op de werkzaamheden van zijn ondergeschikten kon worden verweten, maar toch moest worden vrijgesproken, omdat er geen sprake was geweest van ‘strafbare oogluiking’. Dat hij onmiddellijk daarna te horen kreeg als luitenant-generaal op pensioen te zijn gesteld, griefde hem diep. Er was een persoonlijk onderhoud met Willem I voor nodig om Krayenhoff ervan te overtuigen dat hij, ‘bij onbevlekte eer’, ’s Konings ‘gunst en vertrouwen’ niet had verloren.

Eveneens in 1830, tweeënhalf jaar nadat zijn echtgenote in haar geboorteplaats Grave was overleden, trad Krayenhoff in het huwelijk met zijn leeftijdgenote Johanna Schuyt, een telg uit een Amsterdamse koopmansfamilie. Met haar bracht hij zijn laatste levensjaren door, zich wijdend aan natuurkundig en astronomisch onderzoek en de militaire geschiedschrijving. Op het laatstgenoemde terrein publiceerde hij – puttend uit eigen bronnen en ervaring – in 1831 zijn Bijdragen tot de vaderlandsche geschiedenis van de belangrijke jaren 1809 en 1810 en in 1832 een Geschiedkundige beschouwing van den oorlog op het grondgebied der Bataafsche Republiek in 1799. Krayenhoff overleed eind 1840 op ruim 82-jarige leeftijd na een kort ziekbed aan “eene spoedig toenemende borstziekte”. Op zijn verzoek werd hij begraven in het naar zijn familie genoemde Fort Krayenhoff bij Nijmegen, dat juist op de plaats was gebouwd waar eens zijn ouderlijk huis had gestaan en waar hij in de tuin, zoals gezegd, als jongen miniatuurvestingwerken zou hebben aangelegd.