Hijo de un químico francés que se estableció en la Argentina hacia 1833, quien heredó una regular fortuna que invirtió para convertirse en un poderoso estanciero, y de una porteña, Rufina Alais, hija de ingleses (era hija del grabador londinense John Alais, conocido localmente como Juan Alais).
Hizo los estudios secundarios en el Colegio Nacional Central y luego se graduó de abogado en la Facultad de Derecho de Buenos Aires.
Ejerció un tiempo su profesión para intervenir más tarde activamente en política.
En 1870 fue elegido diputado y en el mismo año fue nombrado secretario del Club del Progreso y en 1873 vicepresidente del mismo. Eugenio Cambáceres tuvo en 1876 un idilio con una soprano del Colón Emma Wizjiak siendo descubiertos en un palco por el marido engañado quien desafió a duelo a Eugenio lo que jamás se concretó ya que el marido abandonó el país dejando a su esposa en Buenos Aires y ese episodio alejó a Eugenio de la política, así como la honradez de sus convicciones al denunciar los fraudes de su propio partido. Así, aunque en 1876 es reelegido diputado nacional, renuncia a su escaño y deja la vida pública para dedicarse a la literatura. Su contribución más importante en esta truncada carrera como político de ideas liberales fue impulsar la separación de la Iglesia y el Estado ante la Convención de 1871, en un discurso que luego fue publicado en la Revista del Río de la Plata y que causó mucha polémica.
Cambaceres introdujo por vez primera en nuestro medio la novela con argumentos de índole realista y local. Identificado con la cultura europea y bajo la influencia de algunos escritores franceses del siglo XIX —entre ellos Emilio Zola— publicó cuatro novelas de temática pesimista y crudamente naturalistas. Las dos primeras se titulan Potpourri (1881) y Música sentimental, que dio a conocer con el subtítulo de Silbidos de un vago. Ambas carecen de un plan preciso y a veces de hilación, con historias de adulterios conyugales dentro de un ambiente de pesimismo y hastío. La novedad de su asunto y el tema sensual y truculento, provocaron una repercusión escandalosa y la crítica no vaciló en censurar al autor. En otras obras posteriores, Cambaceres mejoró la composición y el estilo literario. En 1885 dio a conocer su novela más significativa, llamada Sin rumbo. Con prosa espontánea ofreció buenas descripciones de paisajes e interesantes anécdotas en torno a un asunto patológico sexual.
Un año antes de su muerte publicó En la sangre, donde refiere la vida de un hijo de inmigrantes italianos —llamado Genaro— que busca elevar su humilde origen y fuerza al matrimonio a la hija de un estanciero adinerado, para luego derrochar su fortuna y arruinar su vida.
A través de sus escritos, hizo presente los problemas a que dio origen la llegada de extranjeros a nuestro país y los cambios sociales de su época. Enalteció a la alta burguesía de la que formaba parte y criticó las clases humildes y la baja inmigración europea.
En este aspecto, no se integró con la realidad del momento en que vivía. Cambaceres fue una personalidad literaria original y dotada de mérito propio, según juicio del crítico García Mérou.
Estuvo casado con la italiana Luisa Bacichi entre 1881 y 1888. Viajó por Europa y estando en París debió emprender el viaje de regreso a Argentina por sus dolencias producto de la tuberculosis pulmonar que padecía.
Falleció, en Buenos Aires, a causa de esta enfermedad a los cuarenta y cinco años, en 1888. A la fecha de su fallecimiento su hija Rufina Cambaceres tenia 4 años y murió súbitamente tras sufrir de catalepsia a los 19 años en 1902.
Sus dos primeras novelas Pot-pourri, subtitulada "Silbidos de un vago" (1882) y Música sentimental, también subtitulada "Silbidos de un vago" (1884) obtuvieron tres reediciones consecutivas y Sin rumbo cuatro en pocos años.