Frère puîné de saint Grégoire de Naziance, il naquit vers 330 à Arianzos, en Cappadoce. Ayant été éduqué très chrétiennement par ses parents, il étudia la médecine à Alexandrie, qu’il exerça à Constantinople à partir de 355. D’une grande probité, il fut rapidement estimé par tous : l’empereur Constance II lui-même voulut l’attacher à son service.

Médecin de l’empereur Constance II, puis de Julien l’Apostat, il quitta pourtant la cour avant la mort de ce dernier, sur les conseils de son frère et parce qu’il était profondément chrétien, et il se retira pendant quelques temps à Naziance, pour y exercer son art auprès des siens. Il fut toutefois bientôt de retour à Constantinople, au début du règne de Valens, en 364.

Il servit dès lors l’empereur comme questeur en Bithynie ; secours des pauvres, il pratiquait à leur égard une charité exemplaire. Toutefois, son frère, secondé par saint Basile le Grand, craignait encore pour son salut et lui enjoignait de quitter le service des empereurs. Attentif à leurs conseils, Césaire n’en attendait pas moins un signe de Dieu.

A Nicée, ou ses fonctions de questeur l’appelaient, Césaire fut pris dans un violent tremblement de terre, dont il réchappa de justesse, et au cours duquel il perdit une grande partie de ses biens. Il se prépara alors à abandonner la vie mondaine pour se consacrer à Dieu, mais resta quelques temps à Nicée pour y aider les victimes du séisme. C’est là qu’il mourut, vers 368, au cours d’une épidémie consécutive à la catastrophe.