В 370 гг., при императоре Валенте, господствовавшая партия омиев видела в епископе Мелетии и Евсевии изменников, которые перешли в стан никейцев. В 373 г. Евсевий получил приказание императора Валента отправиться в ссылку во Фракию. По сообщению Феодорита, Евсевий уговорил присланного императорского чиновника, который должен был проводить его к месту ссылки, не арестовывать его публично, чтобы не возбудить беспорядков в городе. Ночью Евсевий отплыл с конвоем из Самосаты в Зевгму, вниз по Евфрату. Однако утром группа жителей Самосаты отправилась за Евсевием, которого они догнали уже в Зевгме. Евсевий с большим трудом убедил их вернуться. Он проехал через Каппадокию, где, возможно, встречался с Григорием Богословом. Евсевий оставался в ссылке вплоть до переселения и начала восстания готов на Дунае (376–378 гг.). Феодорит сообщает, что посланные вместо него в Самосату два арианских епископа не пользовались уважением жителей города. Один из них, Луций, устроил жестокие репрессии против граждан и клира, сочувствовавших сосланному Евсевию. Среди пострадавших был и пресвитер Антиох, племянник Евсевия, которого в наказание отправили в Армению. Находясь в ссылке, Евсевий был свидетелем готского вторжения во Фракию и опустошения этой страны войной в 376–378 гг. Осенью 375 г. Евсевий из ссылки одобрил предложение пресвитеров Дорофея Неокесарийского и Сантиссима Антиохийского об организации нового посольства в Рим. Дорофей по пути на Запад весной 376 г. встретился с Евсевием. Исследователи полагают, что тогда же он вручил Евсевию послание Василия, в котором тот выражал скептическое отношение к этому предприятию. В 377 г. Василий жаловался в письме епископу Петру II Александрийскому, что в состоявшемся в Риме разговоре пресвитера Дорофея с папой Дамасом I и епископом Петром епископ Мелетий и Евсевий были «причислены к последователям Ария». Евсевий вернулся на кафедру осенью 378 г., после гибели императора Валента. Вскоре рукоположил православных епископов вместо арианствующих на несколько кафедр: в Берою, Иераполь, Халкиду, Кир, Карры (Харран). На кафедру Эдессы возвёл Евлогия. Все эти рукоположения, несомненно, были сделаны с ведома и одобрения епископа Мелетия Антиохийского, однако, по описанию Феодорита, Евсевий превзошёл Мелетия в количестве рукоположённых епископов. Осенью 379 г. Евсевий участвовал в Соборе в Антиохии под председательством Мелетия; его имя значится в числе 150 мелетианских епископов, пославших папе Дамасу доказательство православия своего исповедания. Вскоре Евсевий направился в город Долиха, чтобы утвердить там нового епископа Мариса, что вызвало недовольство местных жителей. Во время въезда епископов в город некая женщина, по сообщению Феодорита арианка, бросила в Евсевия кусок черепицы с кровли дома и разбила ему голову. От этой раны он вскоре скончался, завещав никого не наказывать за свою смерть.