Поскольку Евтихий не захотел отречься от своих заблуждений, он был отлучён от церкви. Однако Евтихий добился, чтобы его дело было пересмотрено Вселенским собором. Евсевий, как один из осудивших архимандрита Евтихия, должен был присутствовать на Соборе в Эфесе, который открылся 8 августа 449 г. Евсевий не был допущен на заседания, и обвинители Евтихия остались в меньшинстве. Когда при рассмотрении дела Евтихия зачитывались акты Константинопольского собора 448 г., Флавиан потребовал, чтобы присутствовал Евсевий, как один из главных обвинителей Евтихия. Однако представитель императора комит Елпидий отказал ему в этом. При упоминании об обличениях Евтихия со стороны Евсевия Собор громкими криками потребовал сжечь Евсевия живым и разорвать надвое за то, что он расчленяет надвое единого Христа. По решению Собора Евтихий был восстановлен в сане архимандрита, Флавиан и Евсевий были низложены, арестованы представителями императорской власти и отправлены в изгнание. Евсевий пытался апеллировать к Римскому папе Льву I Великому, послав в Рим двух клириков. Вскоре Евсевию удалось бежать; он приехал в Рим, где был принят папой. Когда после смерти императора Феодосия II (450 г.) папа Лев I начал борьбу за упразднение решений Эфесского собора 449 г., Евсевий был при нём одним из советников по восточным делам. В послании к архиепископу Анатолию Константинопольскому (весна 451 г.) папа рекомендовал ему Евсевия как человека, пострадавшего за православную веру. Евсевий вернулся на Восток к открытию четвёртого Вселенского собора в Халкидоне (осень 451 г.). Видимо, ещё из Рима он направил послание императору Маркиану с обвинениями против Диоскора. Это послание зачитывалось на первой сессии Халкидонского собора 8 октября 451 г. На третьей сессии (13 октября) Евсевий выступил перед Собором с речью в защиту покойного Флавиана и себя, с обвинениями против Диоскора и анафемой ереси Евтихия. Обвинения Евсевия против Диоскора были поддержаны на Соборе рядом александрийских клириков и папским легатом диаконом Пасхазином, который и огласил соборное решение о низложении Диоскора и восстановлении Евсевия в сане. Имя Евсевия ещё раз упомянуто в материалах 15-й сессии Собора (31 октября), когда было утверждено решение о статусе Константинопольской кафедры. Дальнейшая судьба Евсевия исследователям неизвестна.