Согласно описанию Астерия, изображения мучений святой находились в храме при её гробнице; одно из ранних сохранилось в оратории Архиепископской капеллы в Равенне (конец V – начало VI вв.). В этот период Евфимию Всехвальную изображали юной девой в богато украшенном одеянии, с мученическим венцом (на голове или в руках), с пальмовой ветвью: на мозаиках церкви Сант-Аполлинаре Нуово в Равенне (VI в.) и триумфальной арки кафедральной церкви (церковь св. Евфразиана) в Порече, Хорватия (543–553 гг.); на фресках церкви Сан-Клименте в Риме (VI в.); в позе оранты: на мозаиках церкви великомученицы Евфимии на Аппиевой дороге (VI в., не сохранились). Как полагают исследователи, изображение Евфимии Всехвальной присутствовало в церкви великомучеников Георгия и Евфимии в городе Ровинь (около 950 г.). Изображения Евфимии Всехвальной сохранились в храмах Каппадокии: в церкви архидиакона Стефана в Джемиле (VII–VIII вв.), в церкви св. Апостолов в Мустафапаше (первая четверть X в.), в Чанлы-килисе в Акхисаре (конец XI в.). Образы Евфимии Всехвальной не раз встречаются в храмах византийского времени, хотя число её сохранившихся образов по сравнению с изображениями великомученицы Варвары, великомученицы Екатерины или великомученицы Марины невелико. С X в. святую обычно писали в тёмном мафории, покрывающем голову, с крестом или со свитком в руке, иногда её руки открыты ладонями перед грудью в жесте приятия благодати. По пояс, в тёмно-синем мафории, с крестом в правой руке Евфимия Всехвальная представлена в медальоне на западной стене нартекса кафоликона монастыря Осиос Лукас (1030–1040 гг.); в северной части трансепта Палатинской капеллы в Палермо (1150–1160 гг.); в кафедральном соборе Монреаля (1180–1190 гг.); на западной стене нартекса церкви св. Врачей в Кастории (конец XII в.); в церкви апостола Петра на острове Китира (середины XIII в.); в наосе церкви святителя Николая в Молаи, Лакония, Греция (конец XIII в.); в церкви великомученика Георгия в Старо-Нагоричино, Македония (1317–1318 гг.); на северной стене церкви Успения Пресвятой Богородицы монастыря Грачаница, Косово и Метохия (около 1320 г.). В иконописи изображения Евфимии Всехвальной встречаются нечасто, в основном, на минейных иконах. Среди наиболее ранних памятников – гексаптих (вторая половина XI в.) и диптих (конец XI в.) из монастыря великомученицы Екатерины на Синае. Вместе с великомученицей Мариной Евфимия Всехвальная представлена на синайской иконе XIII в. В манускриптах изображение Евфимии Всехвальной помещают на день памяти святой и на 11 июля – день воспоминания её чуда на четвёртом Вселенском соборе в Халкидоне. В рост под 16 сентября Евфимия Всехвальная изображена в Синаксаре 1030 г., в Служебном Евангелии с минологием (третья четверть XI в.). Под 11 июля – в рукописи Житий святых и Бесед на май-август (XII в.); в рост под 16 сентября и 11 июля – в греко-грузинской рукописи, так называемой Афонской книге образцов (Российская национальная библиотека, XV в.). В Лондонской (Феодоровской) Псалтири (1066 г.) она изображена между зверями, которых, как описывается в Житии, выпустили для растерзания святой. Сцена мучения Евфимии Всехвальной представлена в Минологии из Лондона (конец XI в.) и в росписи нартекса церкви Вознесения монастыря Дечаны, Косово и Метохия (1348–1350 гг.).