Nació en Santiago el 14 de Agosto de 1826. Hijo de Agustín Lillo y Dolores Robles, quedó huérfano de padre a temprana edad. Estudió como alumno externo en el Instituto Nacional. Desde joven se destacó como gran lector y con los libros que compraba organizaba rifas entre sus compañeros para costear sus gastos de estudio.
Se retiró de los estudios por problemas familiares, sin poder recibirse de abogado. Trabajó en el Ministerio del Interior en 1846 y paralelamente desempeñó el cargo de corresponsal del periódico El Mercurio de Valparaíso en Santiago. Su primera composición fue A la Muerte de Don José Miguel Infante, cuando tenía 18 años. En 1847 redactó letra de la actual Canción Nacional. Participó en la Sociedad de la Igualdad en 1850 y por estar presente en el motín del coronel Urriola en abril de 1851 fue desterrado. Volvió a Chile en 1875 y a partir de esa fecha realizó una destacada labor pública. Falleció en Santiago el 8 de julio de 1910.
Reconocido como literato
En 1844, Lillo obtuvo un premio de la Sociedad Literaria del Instituto Nacional con el poema Un Eco al Día de la Patria. 18 de Septiembre, publicado el mismo día por el periódico La Gaceta del Comercio de Valparaíso y El Siglo de Santiago. Entre 1845 y 1851 siguió difundiendo sus obras en distintos periódicos de Valparaíso y Santiago, contándose más de 30 composiciones y sonetos. En 1847, el ministro del Interior Manuel Camilo Vial le encargó la redacción de la letra de una nueva Canción Nacional. Lillo hizo lo necesario y decidió dejar el coro del tema anterior, que había sido escrito por Bernardo de Vera y Pintado. Se publicó en el periódico El Araucano el 17 de septiembre de 1847, y en El Progreso y El Mercurio de Valparaíso al día siguiente
Revolución y destierro
Eusebio Lillo se había inclinado desde joven hacia las ideas liberales, participando de las reuniones sociales en el Club de la Reforma. A fines de marzo de 1850 fue uno de los fundadores de la Sociedad de la Igualdad, siendo su primer director. Al mismo tiempo, continuó colaborando con los periódicos opositores al gobierno de Manuel Bulnes El Amigo del Pueblo, y La Barra. Estuvo en el motín del coronel Urriola (abril de 1851), lo que le valió ser desterrado a Valdivia. Escogió Perú para su exilio, pero se radicó finalmente en Bolivia.
Destacada labor pública
Regresó a Chile en 1875, siendo elegido ese mismo año alcalde de Santiago y al año siguiente intendente de Curicó. Tuvo una destacada labor como asesor y secretario de la Escuadra chilena durante la Guerra del Pacífico en 1879, y fue ministro plenipotenciario en Bolivia en 1880. El Presidente José Manuel Balmaceda lo nombró Ministro del Interior (1886), pero renunció después de un mes por diferencias con el mandatario. Viaja a Europa, y a su regreso Balmaceda le confió publicar su testamento político en 1891. Al renacer el balmacedismo en 1896, fue elegido presidente de la Alianza Liberal.