Родилась 22 февраля (6 марта) 1883 года в крестьянской семье. Окончив Одесскую гимназию с золотой медалью, слушала лекции в Новороссийском университете.
В 1906 году вышла замуж за профессора (с 1907 года — академика) В. М. Истрина.
В 1909 году окончила Петербургские высшие женские курсы (Бестужевские курсы) и до 1916 года преподавала на них общее и сравнительное языкознание и славяноведение.
С 1919 года преподавала в Петроградском педагогическом институте (затем ЛГПИ) (профессор, 1935), в 1942—1944 годах в эвакуации в Алма-Ате состояла профессором Алма-Атинского университета. С 1944 года находилась в Москве, была профессором МГУ. В 1947 году вернулась в ЛГПИ.
В 1934 году, совместно с профессором К. Б. Бархиным она составила учебник для высших педагогических учебных заведений «Методика русского языка в средней школе»
Коротаева Э. И. Евгения Самсоновна Истрина (1883—1957) // Русская речь. — 1973. — № 4;
Булахов М. Г. Восточнославянские языковеды: биобиблиографический словарь. Т. 2. — Минск, 1977.
Бабкин А. М.Евгения Самсоновна Истрина: Некролог // Известия Академии наук СССР. Отделение литературы и языка. — М.: Изд-во АН СССР, 1957. — Т. XVI. Вып. 6. — С. 569—571.