Den hellige Eugenius I var i følge LP romer fra Aventin-høyden og sønn av Rufinian. Han var blitt oppfostret i Kirkens skjød helt fra barndommen, og var nå en eldre prest i Roma.
Den 17. juni 653 var pave Martin I blitt avsatt og forvist av keiser Konstans II (641-68). Det hadde vært Martins håp at det romerske presteskapet ikke ville velge en etterfølger mens han selv fortsatt var i live. Først hadde de også nektet å gjøre det, og den apostoliske stol ble administrert av erkepresten, erkediakonen og protonotaren, som det var vanlig under en vakanse. Men etter press fra keiseren og eksark Theodor Kalliopas fant de at de ikke hadde noe valg. Sommeren 654 valgte de Eugenius, og da det ikke virket sannsynlig at han ville lage noe bråk, hadde myndighetene ingen innvendinger mot valget. Han ble konsekrert den 10. august.
Mange mener at Eugenius ikke kan betraktes som legitim pave før etter Martins død over et år senere, den 16. september 655, ettersom Martin aldri abdiserte. Men selv om Martin var svært skuffet, avfant han seg resignert med situasjonen. Eugenius regnes derfor for legitim pave fra sin konsekrasjon. Han informerte de andre landene i Europa om sin forgjengers sørgelige skjebne.
I følge LP bestemte Eugenius at alle prester skulle leve i kyskhet.
Som i Martins tid var det brennende spørsmål fortsatt om Kristus hadde to viljer, som den romerske ortodoksi hevdet, eller om han hadde én. Det siste synet (monoteletismen) ble forfektet i Konstantinopel til tross for Typos' forbud mot å diskutere temaet.
Eugenius var en mild og from mann, og han var tilbøyelig til å være forsonlig etter den brutale behandlingen Martin fikk. Han sendte legater til Konstantinopel for å gjenopprette forbindelsen mellom Den hellige Stol og hoffet. Legatene ble varmt mottatt av den nyutnevnte patriark Petros (654-66), som foreslo et kompromiss. Det fremholdt at mens hver av Kristi to naturer hadde sin egen vilje, hadde Kristus, betraktet som person eller hypostasis, bare én vilje. Selv om den logiske følgen av dette var at han hadde tre viljer, ble legatene overtalt til å akseptere kompromisset. På dette grunnlag tok de i pinsen 655 opp kirkefellesskap med den nye patriarken. Petros ga da legatene brev til paven som kunngjorde hans utnevnelse og inneholdt hans trosbekjennelse, og de vendte tilbake til Roma.
Men da patriarkens trosbekjennelse, som uttrykte en flertydig teori om Kristi viljer, formelt ble lest opp under en messe i Sta Maria Maggiore, var Eugenius tilbøyelig til å akseptere den. Men det oppbrakte presteskapet og folket hindret Eugenius i å fortsette messen før han hadde lovt å avvise trosbekjennelsen. Resultatet ble at i stedet for den fred han arbeidet for, oppsto det et nytt skisma mellom Roma og Konstantinopel.
Den forbitrete Konstans II truet med at han ville gi Eugenius samme behandling som Martin, straks hans hender var fri etter å ha bekjempet hedningene. Da de keiserlige tjenestemenn forviste abbeden Maximus, den standhaftige forsvarer av troen, fortalte de ham rett ut at når de var ferdig med muslimene, ville de grille den nåværende paven på samme måte som de hadde grillet Martin. Men de fikk lite ro. Konstans hadde hendene fulle med å bekjempe muslimene, som uforsonlig hamret løs på keiserrikets bastioner.
Men før noen skritt kunne bli tatt, var Eugenius I død. Han døde i slutten av mai (?) 657 og ble den 2. juni gravlagt i St. Peterskirken. Hans død (og sikkert også den arabiske trussel mot østriket) sparte ham nok for å lide samme skjebne som sin forgjenger.
Eugenius var dypt aktet for sin oppriktige godhet, og han etterlot testamentariske gaver til både presteskap og folk i Roma.
Han er ikke nevnt i gamle martyrologier, men hans navn ble satt inn i Martyrologium Romanum av den berømte kirkehistorikeren kardinal Cesare Baronius (1538-1607). Hans minnedag er 2. juni.