Urodził się w Melitene (obecnie Malatya) na terenie Armenii. Tam przyjął święcenia kapłańskie i został zarządcą dóbr monasterskich. Mając dwadzieścia dziewięć lat, w tajemnicy udał się do Palestyny. Podróżując po świętych miejscach, zamieszkiwał głównie w jaskiniach, gdzie wiódł pustelniczy żywot. W końcu osiadł w pustelni między Jerozolimą i Jerychem. Po pięciu latach odszedł głębiej na pustynię i zamieszkał w jaskini położonej na wzniesieniu.
Wokół niego zebrało się grono mnichów, pragnących naśladować jego pustelnicze życie. Eytymiusz objął nad nimi duchowe kierownictwo, jednocześnie nie rezygnując z samotności. W taki sposób powstała wspólnota zakonna z czasem nazwana Ławrą św. Eutymiusza.
Miał jadać tylko w soboty i niedziele, spać nie kładąc się, lecz siedząc lub stojąc, przytrzymując się za sznur przywiązany do narożnika celi. Miał mieć również dar przepowiadania przyszłości oraz uleczania chorych. Św. Eutymiusz Wielki zmarł w 473 roku, mając dziewięćdziesiąt sześć lat.
Kult
Wierni zanoszą do niego modlitwy przy braku potomstwa oraz w czasie głodu. Cerkiew prawosławna czci go jako jednego z największych mnichów pierwszych wieków chrześcijaństwa.
W ikonografii święty przedstawiany jest w sposób dosyć charakterystyczny. Jest łysiejącym mnichem ubranym w szaty wielkiej schimy, z bardzo długą (w niektórych wyobrażeniach sięgającą po pas), u dołu rozdwajającą się brodą. Rękoma błogosławi lub trzyma w nich zwój ze słowami pouczenia skierowanymi do braci swego monasteru, którego treść bywa różna. Święty jest jedną z głównych postaci przedstawianych na ikonach "Soboru Przenajświętszej Bogarodzicy", gdzie trzyma zwój z napisem: "Dziewica dzisiaj Przedwiecznego rodzi".