Євген Оскарович народився 4 березня 1870-го у французькій Ніцці на узбережжі Середземного моря. Він походив із давнього, очевидно, шотландського роду, який переселився до Російської імперії ще в першій половині XVIII століття. Дід Петро отримав спадкове дворянство та дослужився до високого чину генерала від інфантерії (тобто, піхоти).

Батько Оскар дослужився до цивільного чину статського радника, обравши дипломатичну кар’єру. На момент народження сина він був консулом Російської імперії в Ніцці. Мати – Катерина Дмитрівна Шишкова – була донькою штабсротмістра. Високий соціальний статус родини Патонів підкреслює той факт, що хрещеним батьком Євгена Патона став великий князь В’ячеслав Костянтинович – небіж царя Олександра ІІ.

Євген Оскарович здобув блискучу освіту й отримав прекрасні можливості для кар’єри. 

Після гімназій у Штутгарті й Бреслау (нині Вроцлав, Польща) та іспитів екстерном у Новозибківській гімназії Чернігівської губернії, він закінчив Саксонське королівське вище технічне училище в Дрездені та Санкт-Петербурзький інститут інженерів шляхів сполучення імператора Олександра І.

1897–1901 – викладач Московського інженерного училища шляхів сполучень.

1901–1904 – професор, одночасно працював у технічному відділі Петербурзько-Московської залізниці. 

1904–1938 (з перервами) – професор Київського політехнічного інституту. 

1929 організував зварювальну лабораторію та Електрозварювальний комітет, на базі яких 1934 був утворений Інститут електрозварювання ВУАН в Києві. 

1934–1953 – директор цього інституту. 

У 1930-х роках розгорнувся його талант організатора колективних наукових досліджень, ініціатора встановлення тісних зв'язків науки і виробництва. Створив методи розрахунку найбільш раціональних конструктивних схем металевих прогінних частин мостів, досліджував умови їх роботи, розробив способи відновлення зруйнованих мостів. Виконав засадничі дослідження в галузі розрахунку і міцності зварних конструкцій, механізації зварювальних процесів, наукових основ електричного зварювання плавленням. Під його керівництвом винайдений спосіб автоматичного швидкісного зварювання, що зіграв визначну роль у технічному розвитку.

1932 під його керівництвом була розроблена автоматична зварювальна голівка для зварювання відкритою дугою. Винайшов новий спосіб зварювання під флюсом. І на сьогодні тисячі кілометрів газопроводів зварюються методом Патона. 

Від 1904 року Євген Патон оселився в Києві, де очолив катедру мостів у новоствореному Київському політехнічному інституті. Протягом певного часу був деканом інженерно-будівельного факультету. Вчений підготував фундаментальні підручники “Дерев’яні залізничні мости”, “Залізні мости” у 4-х томах, “Курс мостів” у 5-ти томах, доклав зусиль для створення нових лабораторій, кабінету мостів та інженерного музею КПІ. 

За його проєктом у 1910 році в Києві відкрили металевий Парковий міст над Петрівською алеєю, що сполучає Міський сад і Хрещатий парк. Він більше відомий киянам і гостям столиці, як Міст закоханих або Чортів міст.

У післявоєнні роки інститут під керівництвом Патона не лише розширював технологічні й конструкторські розробки автоматичного зварювання під флюсом, а й перейшов до розробки теоретичних і експериментальних досліджень у галузі металознавства – зварювання плавленням. Набули актуальності також проблеми вивчення міцності з'єднань і конструкцій, міцності зварних з'єднань, що працюють в екстремальних умовах. Були закладені основи нового наук. напряму – автоматичного регулювання зварювальних процесів.

Євген Патон у неповні 23 роки одружився з Євгенією Киселевською – вдовою відставного капітана, яка була старша за нього на 18 років. Але в 1915-му, після трирічної безвісної відсутності дружини, розлучився і невдовзі узяв другий шлюб – із Наталією Будде, донькою генерал-лейтенанта, на 14 років молодшою від нього. В цьому шлюбі народилися сини Володимир і Борис (майбутній президент НАН України).

За радянських часів Євген Патон став віцепрезидентом Академії наук УРСР, заснував і очолив Науково-дослідний інститут електрозварювання (нині Інститут електрозварювання імені Є. О. Патона НАН України). Створив 35 проєктів мостів. Зокрема, у 1925-му на опорах зруйнованого Миколаївського ланцюгового мосту через Дніпро відкрили балковий міст імені Євгенії Бош, спроєктований Патоном (був трохи південніше сучасного мосту Метро в Києві).

Вінцем його інженерної діяльності, його останнім творінням, став унікальний на той час суцільнозварний міст через Дніпро у Києві, будівництво якого було завершено вже після смерті вченого. Євген Патон три місяці не дожив до відкриття мосту, який тепер за правом носить його ім’я. Міст Патона був включений Американською академією зварювання в список видатних інженерних споруд.

У 1953 році, після смерті Євгена Оскаровича, Інститут електрозварювання очолив його син – Борис Євгенович Патон, Президент НАН України.

Євген Оскарович Патон пішов із життя 12 серпня 1953 року. Поховали його на Байковому цвинтарі Києва. 2002 року на території Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” йому встановлено пам’ятник.