Προσηλωμένος στην Ορθοδοξία, όπως αυτή είχε καθορισθεί από τις Οικουμενικές Συνόδους, πολέμησε τις αιρέσεις και ιδιαίτερα αυτή του Μονοφυσιτισμού. Η μνήμη του τιμάται σε Ανατολή και Δύση στις 20 Ιανουαρίου. O Άγιος Ευθύμιος γεννήθηκε με θαυμαστό τρόπο, αφού η μητέρα του ήταν στείρα. Οι γονείς του, Παύλος και Διονυσία υπήρξαν πολύ ευσεβείς. Έμεινε σε πολύ μικρή ηλικία, μόλις τριών ετών, ορφανός από τον πατέρα του, αλλά ο ευσεβής επίσκοπος Ευτρώιος διέκρινε τα πλούσια χαρίσματα του παιδιού και το βοήθησε να σπουδάσει. Στη συνέχεια χειροτονήθηκε διάκονος και πρεσβύτερος.
Για τον ενάρετο και ανεπίληπτο βίο του, την εγκράτεια και την άσκησή του κρίθηκε άξιος να αναλάβει τη διοίκηση του μοναστηριού της Μελιτηνής. Το 406 ολοκληρώθηκε ο πόθος του να επισκεφθεί τους Αγίους Τόπους όπου κι εκεί διακρίθηκε για τα πνευματικά του χαρίσματα, με αποτέλεσμα οι μοναχοί των ησυχαστηρίων να τον εκλέξουν ηγούμενο. Το 406 ο Ευθύμιος μετέβη στα Ιεροσόλυμα και ασκήτευσε στο σπήλαιο του Αγίου Θεοκτίστου. Σύμφωνα με τον βιογράφο του Κύριλλο τον Σκυθοπολίτη, τα μεγάλα πνευματικά του χαρίσματα γρήγορα τον ανέδειξαν και η φήμη του ως Αγίου απλώθηκε παντού. Πολλοί Σαρακηνοί (Άραβες) έγιναν χριστιανοί, ενώ αρκετοί αιρετικοί, όπως Μανιχαίοι, Νεστοριανοί και Ευτυχιανοί, επέστρεψαν στην ορθή πίστη.
Ακόμη και η αυτοκράτειρα του Βυζαντίου Ευδοκία (408-450), που λοξοκοίταζε προς τον Μονοφυσιτισμό, αναγκάστηκε να διακόψει κάθε σχέση μαζί του, όταν πείστηκε από την επιχειρηματολογία του Ευθυμίου. Γύρω του συγκεντρώθηκαν πολλοί μοναχοί, που τον ανακήρυξαν ηγούμενό τους. Αξιώθηκε να κάνει πολλά θαύματα και κοιμήθηκε οσιακά το έτος 473 μ.Χ., σε ηλικία 97 ετών, επί βασιλείας Λέοντος του Μεγάλου. Αποτμήματα του Ιερού Λειψάνου του Αγίου βρίσκονται στις Μονές Μεγ. Λαύρας και Ιβήρων Αγίου Όρους, Μεγ. Σπηλαίου Καλαβρύτων και Κύκκου Κύπρου και στη Λαύρα Αγίου Αλεξάνδρου Νέβσκι Αγίας Πετρουπόλεως
