Thánh Eusebius sinh tại Cagliari trong xứ Sardina. Cha ngài bị bách hại dưới thời Hoàng đế Diocletian. Mẹ ngài đem ngài đến Roma và ngài được Đức Giáo Hoàng Eusebius rửa tội do đó ngài mang tên Eusebius. Tại Vercilli, ngài học Thánh Kinh, văn chương và sau đó thì được thụ phong linh mục. Ngài có một đời sống rất đạo đức nên khi tòa giám mục Vercelli vừa trống ngôi thì Đức Giáo Hoàng Jules I đặt ngài làm Giám mục.

Công việc đầu tiên của thánh Eusebius là cố gắng đào tạo một đoàn giáo sĩ thông thái để xứng đáng với địa vị là những mục tử của Chuá Kitô. Ngài biến tòa Giám mục thành một trường học và bắt buộc các linh mục trẻ đến thụ huấn như tu sĩ trong tu viện. Thánh Ambroise rất ngưỡng mộ và đã viết về công việc của ngài như sau: “Một đội quân hùng mạnh, thông thái Thánh Kinh, ngày đêm ca tụng ngợi khen Chúa, xin Chúa nguôi cơn giận và cầu khẩn lòng thương xót của Ngài. Họ luôn luôn học hỏi và siêng năng làm việc.”Hàng giáo sĩ của thánh Eusebius được giáo dân ngưỡng mộ và ước ao các giáo sĩ này đến giảng dạy trong giáo xứ của họ.

Trong lúc nhóm lạc đạo Arius được Hoàng đế Constance nâng đỡ bắt đầu phát triển ở Âu Châu. Thánh Eusebius lên tiếng phản kháng và chỉ trích sự sai lạc của Hoàng đế. Vào năm 355, trong Công Đồng Milan, thánh Eusebius yêu cầu áp dụng các điều khoản của Công Đồng Nicea và từ chối không ký tên vào bản chống đối thánh Athanasius ở Alexandria.

Các Giám mục thuộc phái Arius chống lại thánh Eusebius và khẩn khoản Hoàng đế lưu đày ngài đến Palestine, sau đó Hoàng đế Constance lại đày ngài sang Cappadoce và cuối cùng là ở Thébaide. Những người thuộc phái Arius đã đánh đạp, hành hạ ngài thật dã man nhưng ngài không hề mở miệng than trách. Trong khi đang bị lưu đày ngài đã viết thư cho Giáo Hội Ý cổ võ can đảm giữ vững đức tin dù là bị nhóm lạc đạo bách hại.

Vào năm 361, sau khi Hoàng đế Constance chết, ngài được trả tự do, ngài lại hăng hái thắp sáng ngọn lửa đức tin trong Giáo Hội Đông Phương bị ô nhiểm bởi nhóm lạc đạo và ngài sung sướng được gặp lại thánh Anathasius ở Alexandria.

Thánh Eusebius chịu đựng quá nhiều đau khổ để bảo vệ tín điều về bản tính Thiên Chúa của Chúa Giêsu Kitô nên Giáo Hội tuyên phong thánh Eusebius như là một thánh tử vì đạo mặc dù ngài không đổ máu để làm chứng đức tin. Sau một cuộc đời kiên trì giữ vững đức tin và siêng năng làm việc với ý muốn đền tội, thánh Eusebius qua đời lúc 85 tuổi. Thánh tích của ngài được lưu giữ trong nhà thờ chánh tòa ở Vercelli.