De Eusebiuskerk heeft de vorm van een driebeukige kruisbasiliek. De bouw van de kerk begon in 1450 en duurde meer dan een eeuw. De kerk is gebouwd naar voorbeeld van de domkerk in het Duitse Xanten en is in de stijl van de late Nederrijnse gotiek. In de Eusebiuskerk bevinden zich het praalgraf van Karel van Gelre (gebouwd 1539-1540, toen de kerk zelf nog niet opgeleverd was), een zeer uitgebreid carillon met de op één na zwaarste carillonklok van Nederland en een aantal gildeborden en -tafels.
In 1578 werd in Arnhem de hervorming doorgevoerd en de Eusebiuskerk aan de hervormden gegeven. De eerste protestantse predikant was Johannes Fontanus (van der Putte). In 1580 en 1599 vonden er beeldenstormen plaats in de Eusebiuskerk en Walburgkerk.
De kerk werd grotendeels verwoest aan het einde van de Tweede Wereldoorlog tijdens de Slag om Arnhem. Na de oorlog werd de kerk tot aan de tweede trans in zijn oorspronkelijke gedaante hersteld door architect B.T. Boeyinga. De toren werd compleet herbouwd en kreeg een nieuw bovendeel naar ontwerp van architect Theo Verlaan. Dit gedeelte werd in 1964 voltooid.
