В послании утверждалось, что Собор с радостью присоединится к его мнению. Евсевий в ответном послании к императору обещал сделать всё, что тот повелит, при условии, что это «покажется ему справедливым и угодным Богу». Когда святитель прибыл в Медиолан, его десять дней не допускали на заседания Собора, а в это время ариане Валент и Урсакий склоняли на свою сторону других епископов, утверждая, что Евсевий разделяет их учение. После того как Евсевий был допущен к соборным заседаниям, он сразу встал на сторону римской партии. Согласно Иларию Пиктавийскому, Евсевий сыграл ключевую роль в соборных заседаниях. Прежде всего, он предложил обсудить вопрос о вере, поскольку часть присутствующих придерживалась еретических взглядов. Потом представил копию постановлений первого Вселенского собора и потребовал от епископов подписать документ, чтобы очиститься от подозрений в сочувствии арианской ереси. Православные участники Собора поддержали его предложение, и Медиоланский епископ Дионисий начал собирать подписи. Это вызвало гнев ариан, и епископ Валент вырвал свиток из рук Дионисия. Действия ариан привели к скандалу, в котором народ, следивший за заседанием Собора снаружи храма, встал на защиту Дионисия. Заседание было прервано. Узнав о случившемся, император приказал перенести заседания Собора из городской базилики в свою резиденцию. Там епископы были поставлены перед выбором: согласиться с осуждением Афанасия или отправиться в изгнание. Большинство участников пошли на уступки. Однако Евсевий, Дионисий, епископ Луцифер и римские легаты, пресвитер Панкратий и диакон Иларий, отказались подписать осуждение и были отправлены в ссылку. Местом изгнания Евсевия был определён город Скифополь в Палестине (ныне Бет-Шеан, Израиль), где он оказался под надзором местного епископа-арианина Патрофила. В Скифополе Евсевий составил послание к пастве, которое ему удалось переслать через диакона Сира и экзорциста Викторина. Он писал о притеснениях, которые приходилось выносить со стороны Патрофила, хотя в целом условия жизни в Скифополе не были столь тяжёлыми, как Евсевий их описывал. По свидетельству Епифания Кипрского, посетившего Евсевия в изгнании, тот жил в доме комита Иосифа, обращённого иудея, который приютил и Епифания. Евсевий и Епифаний могли свободно видеться и общаться. Вероятно, подобные встречи, а также переписка Евсевия вызвали подозрение властей, и в 359 г. он был переведён в египетскую область Фиваида. Оттуда Евсевий направил послание к Эльвирскому (Иллибеританскому) епископу Григорию, в котором одобрил его несогласие с действиями епископа Кордубы (ныне Кордова, Испания) Осия, подписавшего арианскую вероисповедную формулу. Евсевий не столько осуждал Осия, сколько хвалил Григория, оставшегося твёрдым исповедником никейской веры. По мнению некоторых исследователей, послание является подделкой, автор которой принадлежал к кругу луцифериан и, возможно, был близок к Григорию Эльвирскому. Однако Иларий Пиктавийский, который скончался раньше Евсевия, упоминает об этом послании, тем самым подтверждая его подлинность.