Bien qu'il fît partie des partisans d'Arius et qu'il ait essayé de faire triompher la thèse de la subordination du Fils au Père au début du concile de Nicée, Eusèbe signa finalement avec la majorité des évêques en faveur du credo orthodoxe. Mais, peu après, parce qu'il marquait son soutien aux prêtres condamnés, il fut exilé en Gaule par Constantin.

Trois ans plus tard (328, il fut rappelé, grâce à l'intervention de Constantia, soeur de l'empereur. Il prit alors de plus d'importance auprès de celui-ci et ce fut lui qui le baptisa sur son lit de mort. Selon l'historien arien Philostorge (témoignage douteux), il aurait même été le dépositaire de ses dernières volontés.

Eusèbe était sans doute l'oncle de Basilina, mère de Julien, le mariage de celle-ci avec un membre de la famille impériale (Jules Constance) marquerait donc l'élévation en puissance de l'évêque. Quoi qu'il en soit, c'est à lui que fut confiée l'éducation du jeune Julien, sans doute à Nicomédie. Mais, en 338 ou 339, Eusèbe s'installa au siège épiscopal de Constantinople, contrairement aux règles en vigueur dans l'Église d'alors, mais certainement avec l'appui de l'empereur Constance II, protecteur des ariens.