Euzebiusz przyszedł na świat około 265 r. na terenie Palestyny, najprawdopodobniej w Cezarei. Tam też pobierał nauki od Pamila (Pamfiliusza), z którym wspólnie napisał „Obronę Orygenesa”. Około 313 r. został biskupem miasta i nie opuścił swojego Kościoła aż do śmierci w 339/340 r.
Na synodzie w Antiochii w 325 r. Euzebiusz został oskarżony o ukryte podzielanie twierdzeń Ariusza, gdyż nie zgadzał się na zapis, że Syn Boży nie jest stworzeniem. Nie został jednak oficjalnie potępiony, na co wskazuje jego uczestnictwo w Soborze w Nicei, gdzie odegrał jedną z głównych ról. Podpisał wówczas ustalone przez zgromadzenie wyznanie wiary, będące potwierdzeniem pełnej boskości Syna Bożego i jego „współistotności” Ojcu. Nadal utrzymywał jednak kontakty z arianami i brał udział w ich synodach.
Przede wszystkim Euzebiusz jest znany ze swojej działalności pisarskiej. Jego najważniejszym dziełem jest zawarta w dziesięciu księgach „Historia kościoła”, w której podjął się refleksji i oceny trzech wieków chrześcijaństwa do 324r r., w którym Konstantyn, po porażce Licyniusza, ogłoszony został jedynym cesarzem Rzymu. Dzięki tej pozycji Euzebiusza okrzyknięto „Ojcem historiografii chrześcijańskiej”.
Euzebiusz z Cezarei bardzo cenił ówczesnego cesarza Konstantyna i sławił go w swoich dziełach oraz oficjalnych mowach. Napisał na cześć Konstantego panegiryk, którego łaciński tytuł brzmi: „De Vita Constantini” (Życie Konstantyna).
Euzebiusz pisał dzieła apologetyczne („Przygotowanie do Ewangelii”, „Wyjaśnienie Ewangelii”), egzegetyczne („Kanony Ewangelii”, „Komentarz do Psalmów”) i doktrynalne (m.in. „O teologii kościelnej”). Jest także autorem „Kronik”, w których opisał dzieje ludów starożytnych: Chaldejczyków, Asyryjczyków, Hebrajczyków, Egipcjan, Greków i Rzymian.
Chociaż Euzebiusz z Cezarei odegrał znaczącą rolę w historii Kościoła jako pisarz chrześcijański i teolog, to nigdy nie został uznany za świętego. Przyczyny takiego stanu należy szukać zapewne w jego współpracy z arianami. Stąd też bywa pomijany w wykazach Ojców Kościoła.
Niemniej do dziś Euzebiusz jest bardzo ceniony przez Kościół, czego wyraz dał w swojej katechezie z 13 czerwca 2007 r. papież Benedykt XVI, opisując go słowami:
Był on najwybitniejszym przedstawicielem chrześcijaństwa swoich czasów w bardzo różnych kontekstach: od teologii po egzegezę, od historii po erudycję. Ale przede wszystkim jest on znany jako pierwszy historyk chrześcijaństwa; był także największym filologiem starożytnego Kościoła.