Изображения Евгении известны в византийском искусстве с VI в. Святую представляли в богато украшенной тунике или платье, как, например, в церкви Сан-Аполлинаре Нуово (530 гг.) и в Архиепископской капелле (VI в.) в Равенне. К концу постиконоборческого периода сложилась иконография Евгении в монашеском одеянии, с покрытой головой, иногда в схиме, с крестом в правой руке. Образ Евгении, как правило, встречается в минейных циклах, где святая может быть изображена в мучении или единолично. На миниатюрах в рукописях в Минологии Василия II (976–1025 гг.,  Константинополь) Евгения представлена в мучении, в Минологии Служебного Евангелия (третья четверть XI в.) – в рост, в Минологии из Великой Лавры Афанасия на Афоне (XI–XII вв.) и в Минологии на год с циклами двунадесятых праздников и Жития великомученика Димитрия (1327–1340 гг., Фессалоника) – в мучении, в церквах великомученика Георгия в Старо-Нагоричино, Македония (1317–1318 гг.), и Вознесения в Дечанах, Косово и Метохия (1348–1350 гг.), – также в мучении. Известны единоличные изображения Евгении в монументальной декорации храмов вне системы минология: в мозаике в нартексе кафоликона Осиос Лукас, Греция (1030 гг.), – в медальоне погрудно; в росписи церкви Усекновения главы Иоанна Крестителя в Арборе, Румыния (1541 г.), – в рост. На Руси наиболее ранним изображением Евгении считается фреска настенного минология церкви Симеона Богоприимца в Зверине монастыре в Великом Новгороде (конец 1460 – начало 1470 гг.). В составе избранных святых Евгению изображают в схимническом одеянии, иногда со свитком в руке: на иконе работы невьянского иконописца Ивана Прохоровича Чернобровина «Архангел Гавриил и св. Евгения» (1858 г., Музей «Невьянская икона»; оклад 1854 г., Москва, мастер «ДЛ»); на полях иконы «Избранные святые: Григорий и Екатерина» (середина XIX в.; коллекция Евгения Вадимовича Ройзмана, Екатеринбург). В западноевропейской средневековой живописи Евгению принято изображать юной девой, облачённой в длинное платье и мантию, часто с книгой в руках (мозаика XIII в. церкви в Варзи, департамент Ньевр, Франция). Сцена из её Жития представлена на капители XII в. в соборе в Везле, Франция; на антепендиуме из Арагона (XIII в., Музей декоративных искусств, Париж).