Luty 1954 – uzyskał kwalifikacje pilota wojskowego.
1954–1956 – odbył służbę w Wheelus Air Base w Libii.
1960 – ukończył Air Force Institute of Technology w bazie Wright-Patterson w Ohio, uzyskując tytuł magistra inżyniera astronautyki.
1961 – odbył zaawansowane szkolenie dla pilotów doświadczalnych w Experimental Flight Test Pilot School w kalifornijskiej bazie lotniczej Edwards. Następnie jako inżynier oraz pilot doświadczalny został skierowany do Centrum Broni Specjalnych Sił Powietrznych (Air Force Special Weapons Center) w bazie Kirtland w Nowym Meksyku. Pracował tam do momentu przystąpienia do grupy astronautów.
Czerwiec 1972 – przeszedł do rezerwy w stopniu pułkownika USAF.
Jako pilot wylatał ponad 4200 godzin, z czego 3600 na samolotach odrzutowych.
1965 – został mianowany pilotem załogi podstawowej (dowodzonej przez Gusa Grissoma) pierwszego lotu załogowego planowanego w ramach programu Apollo.
1966 – podczas treningu w stanie nieważkości złamał bark w trakcie jednego z lotów po trajektorii parabolicznej i przesunięto go do załogi rezerwowej. W składzie podstawowym zastąpił go Roger Chaffee.
11–22 października 1968 – odbył lot kosmiczny na statku Apollo 7.
1969 – wchodził w skład załogi rezerwowej misji Apollo 10.
1970 – mimo że był przewidywany do jednej z załóg podstawowych lotów Apollo 13 lub Apollo 14, nie otrzymał nominacji. Zaważył na tym jego konflikt z kierownikiem lotu misji Apollo 7 – Christopherem Kraftem. W wyniku tego podjął decyzję o odejściu z Korpusu Astronautów NASA.
1970–1972 – był doradcą technicznym ds. lotów załogowych w NASA Langley Research Center.
1 czerwca 1972 – opuścił szeregi NASA.
Apollo 7
Start Apollo 7, pierwszej załogowej misji programu, odbył się 11 października 1968. Dowódcą wyprawy był Walter Schirra, Donn Eisele – pilotem modułu dowodzenia, a Walter Cunningham pełnił nominalną funkcję pilota modułu księżycowego (podczas lotu pojazd LM zastępował balast). Najważniejszym zadaniem, jakie stało przed astronautami, było wypróbowanie w warunkach rzeczywistych nowego statku załogowego, którym Amerykanie mieli polecieć na Księżyc. W trakcie lotu przeprowadzono m.in. symulację manewru wysuwania lądownika księżycowego i połączenia z członem S-IVBrakiety nośnej statku.
Na pokładzie statku u Schirry, a następnie u Eisele'ego, wystąpiły silne objawy przeziębienia. Obciążeni licznymi zadaniami astronauci zaczęli okazywać irytację i wielokrotnie dochodziło do sprzeczek między nimi a kontrolą lotu. W pewnym momencie wręcz odmówili wykonywania poleceń z Ziemi. W efekcie, po powrocie z orbity zostali wycofani ze składu osobowego programu Apollo i żaden z nich już nigdy nie poleciał w kosmos.
Wodowanie statku Apollo 7 odbyło się 22 października 1968 roku i miało również nietypowy przebieg. Kapsuła bowiem ustawiła się w wodzie wierzchołkiem do dołu (tzw. pozycja stabilna II). Sytuację przywróciło do normy dopiero wypełnienie gazem pontonów przytwierdzonych do korpusu statku. Misja trwała 10 dni 20 godzin 9 minut i 3 sekundy.
Po opuszczeniu NASA
Po wystąpieniu z NASA Eisele w latach 1972–1974 był szefem oddziału amerykańskiego Korpusu Pokoju (Peace Corps) w Tajlandii. Po powrocie z Azji podjął pracę w sektorze prywatnym, piastował stanowiska kierownicze w firmach Marion Power Shovel Co. oraz Trans Carib Air. W latach 1980–1981 był wiceprezesem ds. inwestycji w przedsiębiorstwie Drexel Burnham Lambert. Od 1981 roku przez pięć lat sprawował nadzór nad kontami korporacji inwestycyjnej Oppenheimer & Company. Jego ostatnim miejscem pracy była firma Prudential Bache Securities w Fort Lauderdale na Florydzie.
Razem z żoną, Susan, napisał dla dzieci książkę o lotach kosmicznych. Ponadto publikował w prasie artykuły o charakterze technicznym i biograficznym.
Zmarł 2 grudnia 1987 roku w Tokio w wieku 57 lat. Odbywał wówczas podróż służbową. Przyczyną śmierci był zawał serca.
