Урожденный римлянин, сын Руфиниана, с ранней юности воспитывался при Церкви. В Liber Pontificalis он назван человеком добрым, мягким, безропотным и всем уступавшим.

Предшественник Евгения на Римской кафедре свт. Мартин I с точки зрения византийских властей стал папой незаконно, т. к. его избрание не было утверждено императором. Еще в 649 году имп. Констант II отдал приказ Равеннскому экзарху Олимпию об аресте Мартина I. Однако Олимпий не выполнил приказ, а, объявив себя императором в Италии, вступил в сговор с папой. Благодаря его поддержке свт. Мартин I мог вести открытую борьбу против насаждавшегося византийским императором монофелитства. После смерти Олимпия имп. Констант II восстановил власть над Равеннским экзархатом и отдал приказ новому экзарху Феодору Каллиопе, прибывшему в Рим 15 июня 653 года низложить и арестовать папу. Во время ареста 17 июня Мартин I возложил временное управление Римской Церковью на коллегию из трех человек: архидиакона, архипресвитера и светского примикирия места (primicerius locum), о чем сообщается в его послании к константинопольскому мон. Феодору, написанном в Константинополе в октябре-ноябре 654 года[2]. Ночью 18 июня 653 года папу Мартина I тайно вывезли из Рима.

10 августа 654 года на папский престол при участии экзарха Феодора Каллиопы был возведен Евгений I. Свт. Мартин I, находясь в ссылке в Херсонесе, узнал о поставлении в Риме нового епископа. Новоизбранный папа был вскоре утвержден императором. Вероятно, кандидатура Евгения устраивала Константа II, который рассчитывал на его помощь в восстановлении общения между Римом и Константинополем.

В первые дни правления Евгений отправил апокрисиариев к императору в Константинополь. Патриарх Константинопольский Пирр I (вторично избран 4 января 654) надеялся, что благодаря этому посольству будут восстановлены отношения с Римом, однако Евгений, хотя и стремился в отличие от своего преемника избегать конфликтов с имперской властью, в области вероучения придерживался позиции свт. Мартина I и не намеревался восстанавливать общение с патриархом-монофелитом. Сменивший Пирра патриарх Константинопольский Петр (654-666) направил папе через отбывших в Рим папских апокрисиариев послание с предложением восстановить общение Церквей. К документу прилагалось исповедание патриарха, где его позиция в монофелитском споре оставалась неясной. Первоначальное отношение папы Евгения к этому документу неизвестно. Зачитанный публично в одной из римских церквей, он вызвал возмущение у римского народа и духовенства и, по сообщению Liber Pontificalis, был с негодованием выброшен, а народ, собравшись в церкви Пресвятой Девы Марии (ныне Санта-Мария Маджоре), не допускал папу до совершения литургии, пока тот не дал публичное обещание отвергнуть предложение Константинопольского патриарха Петра.

В послании римского пресвитера Анастасия, друга и корреспондента прп. Максима Исповедника к монахам из г. Каралы (ныне Кальяри, Сардиния) после краткого изложения православного и монофелитского учений сообщается, что еретики пытались привлечь на свою сторону папских апокрисиариев, а также разослали по всему миру письма со своим вероучением, но в Риме нашлось множество твердых в вере клириков, которые отвергли эти письма[3]. Вопреки традиционному мнению[4]В. Грюмель полагал, что в послании Анастасия речь идет, вероятно, о другом послании патриарха Петра, которое датируется после 2 июня 657 года. Намек на это послание содержится в письме Максима Исповедника к пресв. Анастасию, которое, видимо, предшествовало посланию Анастасия к сардинским монахам. Письмо Максима датировано "Преполовением Пятидесятницы, попавшим на 18-й день месяца". Такая хронология указывает на 658 год, когда Преполовение было 18 мая[5]. Именно послание 658 года, а не документ, направленный Евгению I, упомянуто в послании папы Агафона к Константину IV Погонату и в актах VI Вселенского Собора[6].

События в Риме, связанные с посланием патриарха Петра, вызвали раздражение имп. Константа II, ожидавшего от папы Евгения иного поведения. В актах допроса прп. Максима Исповедника упоминается высказывание некоего патриция Троила о том, что у императора якобы хватит сил, чтобы арестовать папу, т. е. Евгения I, и разогнать "всех галдящих в Риме". Однако внешнеполитические и военные неудачи империи (поражение при Финике в Ликии в 655) отвлекли императора от этих планов.

Папа Евгений I скончался 2 июня 657 года в Риме. Перед кончиной он раздал все свое имущество бедным и клирикам. Погребен в базилике ап. Петра в Риме.

Его имя не значится ни в одном древнем Мартирологе или календаре, о его почитании в Риме сведений нет, точное место захоронения уже в средние века было неизвестно. Кард. Цезарь Бароний внес имя Евгения в Римский Мартиролог под 2 июня, руководствуясь, вероятно, тем, что в Liber Pontificalis папа назван человеком "выдающейся святости" (sanctitate praeclarior).