Nació en Granada en la Calle Gracia, frente a la Iglesia de la Magdalena, el 5 de Mayo de 1826; por cierto, esos días había cierta actividad sísmica en la ciudad y su madre fue atendida en una tienda instalada fuera del palacio familiar por miedo a que se hundiera éste.
Su padre fue Cipriano Palafox y Portocarrero, con título de Grande de España, Conde de Montijo y de Teba, de ahí el nombre con el que se conoce a su hija aunque nunca ostentó el título de Condesa de Montijo, y su madre, muy influyente en su vida, fue Enriqueta María Manuela Kirkpatrick.
La obsesión de su madre fue casar bien a sus hijas y lo consiguió, su hija Francisca casó con el Duque de Alba y Eugenia con el Emperador Napoleón III de Francia.
Debido a la ideología de su padre, liberal, masón y afrancesado, tuvieron que exiliarse a Francia por su enfrentamiento con Fernando VII.
Francia comenzó su educación.
Tras una amnistía decretada por el rey, vuelven a España.
Al inicio de la Primera Guerra Carlista, 1835, vuelve de nuevo a Francia con su hermana Francisca y su madre.
Las niñas son inscritas en la escuela más cara de París, el Convento del Sagrado Corazón, donde se educaban los jóvenes de la alta sociedad francesa, lo que les permitió codearse con los hijos de las personas más influyentes de la época.
Recibió una fuerte educación cristiana que mantuvo toda su vida.
También pasó una breve estancia en Inglaterra.
Además de la formación académica, se vio muy influenciada por las tertulias y reuniones que se organizaban en su casa. Se relacionó con importantes intelectuales y escritores de su época, como Juan Valera y Prosper Merimée que escribió su famosa novela Carmen, en la que se basó George Bizet para escribir su famosa ópera homónima, con las historias y leyendas que le contó la propia Eugenia.
En 1839, a la muerte de su padre, a la que no pudo asistir Eugenia, vuelven a España, viviendo entre Granada y Madrid, al mismo tiempo que viajan por distintos países europeos.
En 1850 fijan su residencia en París.
Las dos hermanas van a frecuentar los salones parisinos impulsadas por su madre. Esta circunstancia dio lugar a cotilleos y rumores de una supuesta vida libertina y desenfrenada, siendo mal vistas en las reuniones y bailes de la alta sociedad.
En uno de sus viajes a Francia, antes de fijar su residencia en París, para asistir a una de las muchas reuniones de la alta alcurnia francesa, es presentada Eugenia a Luis Napoleón, futuro Emperador Napoleón III, por su prima la princesa Matilde Bonaparte; era el año 1849. Napoleón se encaprichó de ella. Se cuenta que Napoleón, en una reunión en el Palacio de las Tullerias le preguntó a Eugenia: ¿Cómo puedo llegar a su alcoba? A lo que le contestó: “A mi alcoba, Señor, se pasa por la Capilla (por el altar)”
El 29 de Enero de 1853 se produce el casamiento civil en el Palacio de las Tullerías.
El 30 de Enero, Eugenia se convierte en Emperatriz de los Franceses al consagrar su matrimonio en la Catedral de Notre Dame delante del Arzobispo de París. Ella tenía 26 años y él 45.
Eugenia fue mal recibida por el pueblo francés por extranjera y baja alcurnia. Para ganarse al pueblo hizo una serie de gestos que demostraron su inteligencia política: Desde el Atrio de la Catedral de Notre Dame, soltándose del brazo del emperador, se volvió al público que la estaba observando y se inclinó haciendo una reverencia de sumisión hacia el pueblo. El público pasó de la indiferencia a los vítores y aplausos a la Emperatriz.
También dedicó a obras de caridad, fundó un asilo para chicas pobres que lleva su nombre de casada, Eugenia Napoleón, los seiscientos mil francos que le regaló el Ayuntamiento de París para joyas y los doscientos cincuenta mil francos que le regaló el Emperador.
Después de varios abortos, el 16 de Marzo de 1856 dio a luz a su único hijo, Napoleón Luis Eugenio Juan José Bonaparte. Para celebrar el acontecimiento, el Emperador y la Emperatriz decidieron apadrinar a los hijos legítimos nacidos ese día en Francia, 3000.
Desde su puesto de Emperatriz intervino activamente en política. Desempeñó le Regencia del Imperio en tres ocasiones, 1859, 1865 y 1870. Se opuso a la política del Imperio en Italia, defendiendo los poderes y prerrogativas del Papa. Apoyó la invasión francesa de Méjico que acabó en un desastre y en fusilamiento del Emperador Maximiliano I y aconsejó al Emperador en su enfrentamiento con Prusia que acabó con la derrota de Francia en la batalla de Sedán, 1870, y con la caída del Imperio francés.
Fue una gran protectora de la cultura, protegió a artistas y escritores, fue propulsora de la gran industria de la alta costura francesa, ella misma marcaba estilo en Europa, creó instituciones benéficas, asilos, orfanatos, hospitales, apoyó las investigaciones de Louis Pasteur sobre las vacunas y promovió la causa de las mujeres a las que valoraba por su inteligencia.
En 1869 asistió, como máxima representación de Francia, a la inauguración del Canal de Suez, obra realizada por su primo segundo Fernando de Lesseps (con el que no se llevaba muy bien). Durante la inauguración se representó por primera vez la Ópera Aída de Verdi.
Tras la derrota de los franceses en la Batalla de Sedán por los prusianos en 1870 y el abandono de las personas en las que confiaba, se exilió con su hijo a Inglaterra. Tras ser destituido el Emperador por la Asamblea Nacional Francesa, se reunió con Eugenia en Inglaterra, donde murió pronto, 1873. Para vivir en el exilio tuvo que subastar sus joyas de las que obtuvo más de un millón de francos.
Eugenia abandona Inglaterra y se retira a una villa en Biarritz, Francia.
En 1879 se va a producir un hecho que va a marcar el resto de su vida: muere su hijo, con 23 años, en África, en la Guerra Anglo-Zulú.
Decide volver a Inglaterra en 1880 después de pasar por el sitio donde había muerto su hijo, y vivirá los últimos cuarenta años de su vida de riguroso luto.
Estos cuarenta años vivió entre Farnborough (Reino Unido) y Biarritz, pero, como estaba relacionada con los duque se Alba, esporádicamente volvía a España alojándose en el Palacio de Liria, en Madrid, y en el Palacio de Dueñas, en Sevilla.
En el año 1920 vino a Madrid, hospedándose en el Palacio de Liria, para ser operada de la vista, ya que se había quedado ciega, por el Doctor Barraquer. Recuperó la vista, pero cuando estaba preparando su regreso a Inglaterra se sintió mal, muriendo el 11 de julio de 1920 a los 94 años de edad.
Fue trasladado su cuerpo a París, para que fuera despedida por los franceses y, posteriormente, traslada a Farnborough donde fue enterrada en la Abadía de Saint Michel, en la cripta imperial que se había preparado y donde estaban enterrados Napoleón III y su hijo Napoleón Luis Eugenio Bonaparte.