پدرش، میرزا آقاجان، از مدیران مخابرات تهران بود. وی در ده سالگی پدرش را از دست داد و از آن پس، در کنار مادرش زندگی سختی را ادامه داد.
دوره ابتدایی را در دبستان گلبهار اصفهان گذراند و دوره متوسطه را در دبیرستان دارالفنون تهران آغاز کرد و در دبیرستان نظام ارتش در تهران به پایان رسانید.
پس از دریافت دیپلم، در اول مهرماه ۱۳۰۹ در دانشکده افسری ارتش پذیرفته شد و در ۱۳۱۱ با درجه ستوان دومی در رسته توپخانه دانش‌آموخته شد.
قرنی افزون بر دانشکده افسری، دوره ستاد دانشگاه جنگ و دوره سه ماهه این دانشگاه را نیز سپری نمود.
قرنی؛ پیش از انقلاب اسلامی:
قرنی به علت شایستگی و کاردانی، رتبه‌های نظامی را یکی پس از دیگری پشت سر گذاشت و در آخرین مرحله پس از کودتای ۲۸ مرداد ۱۳۳۲، با درجه سرتیپی در راس رکن دوم ستاد ارتش قرار گرفت و تا ۲۰ بهمن ۱۳۳۶ در این سمت بود. در زمان کودتای ۲۸ مرداد ۱۳۳۲، فرمانده نظامی تیپ گیلان بود.
بر پایه اسناد موجود، خرده‌گیری سیاسی قرنی علیه حکومت سرسپرده محمدرضا شاه پهلوی، مهره استکبار جهانی به سرکردگی آمریکا و صهیونیسم بین‌الملل، از پایان ۱۳۳۵ و در دوران نخست‌وزیری حسین علاء آغاز شد. در این دوران، جایگاه سیاسی قرنی در چارچوب انتقاد از دولت‌های وقت بود و این انتقاد، با نخست‌وزیری منوچهر اقبال در فروردین ۱۳۳۶ بالا گرفت.
قرنی در مهرماه ۱۳۳۶ به درجه سرلشکری رسید که این امر نشانگر اعتماد محمدرضا پهلوی به او تا این تاریخ می‌باشد. در ۲۰ بهمن ۱۳۳۶ وی که با درجه سرتیپی در جایگاه رکن دوم ستاد ارتش بود، با به دست‌آوردن عنوان محترمانه معاون دوم ریاست ستاد ارتش، از سمت یاد شده، برکنار و در ۲۶ بهمن ۱۳۳۶ از جایگاه پایانی نیز کنار گذارده شد.
مبارزه سیاسی عمل‌گرایانه سپهبد قرنی از ۱۳۳۶ آغاز شد. او دردوران خدمت، به فساد مالی در درون ارتش پی برد و در رایزنی با گروهی از همفکران و همکاران، خود را برای اصلاح این وضعیت شروع نمود. برای اینکار، در ۱۳۳۶ هنگامی که ریاست رکن دوم ارتش را به دوش داشت، طرح کودتایی را برای براندازی تاج و تخت محمدرضاشاه پهلوی ریخت که افشای آن، به دستگیری وی در هشت اسفند ۱۳۳۶ انجامید.
پس از رو شدن سندهایی درباره نقش آمریکا در این ماجرا و دستگیری قرنی، وی در ۳۱ تیر۱۳۳۷، از ارتش شاهنشاهی اخراج گردید.
قرنی در هشتم آذر ۱۳۳۹، پس از گذراندن ۲ سال و ۸ ماه زندان، آزاد شد. پس از آزادی از زندان، از ۱۳۴۱ کوشش خود را علیه حکومت بیگانه‌دوست پهلوی پررنگ‌تر ساخت. برپایه گزارش ساواک، در این دوره از فعالیت قرنی که تا انقلاب اسلامی دنبال گردیده است، هیچ ردپایی از ارتباط وی با آمریکا موجود نیست.
همزمان با آغاز مبارزه سیاسی حضرت امام خمینی(ره)علیه حکومت دست‌نشانده شاهنشاهی پهلوی و آمریکا و اسراییل، دلبستگی محمدولی به خواندن کتاب‌های سیاسی و مذهبی، او را نیز به گرد شاگردان جنبش اسلامی امام(ره) وارد کرد.
در همین راستا، به چهره‌های مذهبی؛ همچون آیت‌الله سیدمحمود طالقانی و آیت‌الله سید محمدهادی میلانی نزدیک می‌گردد. به زودی پیوندهای قرنی با آیت‌الله طالقانی، دیدار وی با آیت‌الله میلانی در جریان قیام ۱۵ خرداد ۱۳۴۲و حضورش در برخی نشست‌های مذهبی فاش شد.
ساواک، در پنجم دیماه ۱۳۴۲، او را به همراه شماری دیگر دستگیر کرد. پس از دستگیری، برخورد حکومت ساواک با قرنی خشن بود. او به مدت ۹ ماه در زندان انفرادی به سر برد. سپس، در بیدادگاه نظامی به سه سال زندان محکوم شد و تا ۲۰ آذر ۱۳۴۵ در زندان بود. از این زمان تا واپسین روزهای دستگاه حاکم پهلوی، پیوسته ساواک قرنی را می‌پایید.
وی از نظر گذران زندگی، سخت در تنگنا افتاده بود. گزارش ساواک، پس از رهایی قرنی از زندان، نشان از آن داشت که او مبارزه را از سر گرفته است. از این رو، در ۱۴ خرداد ۱۳۴۶، تیمسار حسین فردوست، جانشین ساواک، شهید قرنی را فراخواند و به وی چنین یادآوری شد: «شما فعالیت‌های مشکوکی دارید و لازم است از این قبیل فعالیت‌ها خودداری نمایید.»
قرنی؛ پس از انقلاب اسلامی:
قرنی به این باور رسیده بود که تنها راه رهایی از سرکوب حکومت دست‌نشانده محمدرضا پهلوی، پیروی از فرمان‌های امام(ره) می‌باشد. او با پیروزی انقلاب اسلامی ایران پیوسته برای دیدار با امام(ره) به مدرسه علوی تهران می‌رفت.
با برپایی نظام جمهوری اسلامی ایران و پایه‌ریزی ارتش مکتبی و مردمی ایران، بنابر حکمی از سوی حضرت امام (ره) به درجه سرتیپی ارتقاء یافت و به سمت نخستین رییس ستاد مشترک ارتش جمهوری اسلامی ایران پس از انقلاب برگزیده شد. همزمان، عضو شورای انقلاب اسلامی نیز بود.
در همان روزهای آغازین انقلاب اسلامی، گروهک‌های مجاهدین خلق، فداییان خلق و بسیاری ضدانقلاب‌های دیگر شعار انحلال ارتش سر داده بودند که امام(ره) مخالف این شعار بودند. در همین دوران، سرلشکر قرنی، رییس ستاد کل ارتش جمهوری اسلامی ایران، در گفتگویی اظهار داشت که «اگر ارتش ملی را به هر وسیله تضعیف کنند، استقلال ملی و تمامیت ارضی کشور به خطر می‌افتد.
در ارتش شکلی به‌وجود می‌آورم که دشمنان کشور نتوانند کوچکترین لطمه‌ای به ایران وارد کنند. ارتش بر مبنای ایدئولوژی اسلامی و عدل، باید به‌تدریج و با مرور زمان صورت بگیرد ... .»
در دولت نوپای جمهوری اسلامی، سپهبد قرنی پس از بازگرداندن نظم اولیه در نیروهای سه‌گانه ارتش، در سرکوب و ناکامی گروهک‌های ضدانقلاب نقش بسزایی ایفا کرد.
شهادت:
شهید سپهبد قرنی که در جریان آشوب‌آفرینی ضدانقلاب در کردستان توانسته بود جلو پیشروی آنها را بگیرد، خشم این پادوهای استکبار و سازمان‌های جاسوسی سیاسی آمریکا و موساد اسراییل را برانگیخت و نخستین شهید پس از پیروزی انقلاب اسلامی شد.
گروهک فرقان، در سوم اردیبهشت ۱۳۵۸ شهید سپهبد محمدولی قرنی را در حالی‌که هیچ سمتی نداشت، در حیاط خانه‌اش در میدان ولیعصر تهران زیر گلوله‌های آتشین خود قرار داد و به شهادت رساند.
پیکر پاک شهید قرنی، در حرم حضرت معصومه(س) در قم به خاک سپرده شد.
