Né le 2 mars 283 en Sardaigne, il fut baptisé par le pape saint Eusèbe qui lui donna son nom. Entré dans le clergé romain, il fut nommé évêque de Verceil, dans le Piémont, vers 343. Il fonda dans son diocèse une communauté de prêtres dont la vie était réglée à la manière d’une communauté monastique.
En 353, il fut envoyé comme émissaire par le pape Libère auprès de l’empereur Constance II à Milan pour faire convoquer un concile visant à statuer sur l’arianisme et sur le sort de saint Athanase. L’empereur étant lui-même arien voulut faire condamner Athanase, mais Eusèbe refusa de prendre part à cette condamnation et fut pour cela exilé ; il fut ainsi déporté dans plusieurs pays du Proche-Orient et traité comme un paria.
En 361, après l’accession au trône de l’empereur Julien, les évêques exilés furent rétablis dans leurs droits. Il participa en 362 à Alexandrie à un synode réuni par saint Athanase qui statua sur la divinité du Saint-Esprit et sur la doctrine de l’Incarnation. Il lutta ensuite contre les hérésies et tenta de ramener les schismatiques à la communion.
Eusèbe rentra à Verceil en 363. Il continua de lutter contre l’arianisme qui perdurait en Occident, jusqu’à sa mort vers 371. Lors de son audience générale du 17 octobre 2007, Benoît XVI déclara : « Comme déjà les Apôtres, pour lesquels Jésus priait au cours de la Dernière Cène, les pasteurs et les fidèles de l’Eglise “sont dans le monde” (Jn XVII, 11), mais ils ne sont pas “du monde”. C’est pourquoi les pasteurs – rappelait Eusèbe – doivent exhorter les fidèles à ne pas considérer les villes du monde comme leur demeure stable, mais à chercher la Cité future, la Jérusalem du Ciel définitive. Cette “réserve eschatologique” permet aux pasteurs et aux fidèles de préserver la juste échelle des valeurs, sans jamais se plier aux modes du moment et aux prétentions injustes du pouvoir politique en charge. L’échelle authentique en charge des valeurs – semble dire la vie tout entière d’Eusèbe – ne vient pas des empereurs d’hier et d’aujourd’hui, mais vient de Jésus Christ, l’Homme parfait, égal au Père dans la divinité, et pourtant homme comme nous. En se référant à cette échelle de valeurs, Eusèbe ne se lasse pas de “recommander chaudement” à ses fidèles de “conserver la foi avec le plus grand soin, de préserver la concorde, d’être assidus dans la prière”. »