Евгений Иванович родился в городе Вятка в семье губернского архитектора И. А. Чарушина. Творческий характер работы отца и частые совместные поездки, знакомство с неповторимой природой вятского края, активное участие в занятиях матери с цветами, садом, огородом, постоянное присутствие в доме разнообразных животных и птиц, за которыми надо было ухаживать, всё это способствовало выработке у Чарушина наблюдательности, любви ко всему живому, лучших черт характера. Он рано взял в руки карандаш и постоянно рисовал, а когда подрос, создавал акварели по чертежам отца. В детстве проявились и другие творческие способности ― музыкальные (игра на скрипке), актёрские, театральные, изобретательские. Первые поэтические опыты не радовали, но впоследствии Евгений Иванович признавал, что навыки работы над словом ему очень пригодились при создании прозы для детей. Именно в детстве определилось его главное жизненное призвание ― рисовать зверей, которое затем переросло и в литературную потребность – писать о них для детей.

С 1922 по 1926 год учился в Петрограде-Ленинграде, на живописном факультете Высших художественных мастерских. Он снимал комнату на улице Зверинской, рядом с зоопарком и чучельной мастерской, где работал над эскизами и наблюдал за зверями.

В 1930 году был приглашён в Госиздат в качестве художника. Подлинную известность принесли Чарушину иллюстрации для книг «Зверь-бурундук» М. Пришвина и «Детки в клетке» С. Маршака. Герои его рисунков ― Тигрёнок, Рысёнок, Волчишко, Медвежонок, Лисёнок и многие другие — это «портреты» зверей, помогающие ребёнку в эмоционально-образном познании мира, воспитывающие доброту, нежность, сострадание, предостерегающие об опасности. Поразительно, что художник постоянно совершенствовал эти «портреты», добавляя новые нюансы и детали. Например, на рисунке обложки книги Максима Горького «Воробьишко» изображено 9 воробьёв ― и все они разные, непохожие друг на друга.

Можно смело утверждать, что Чарушин стал родоначальником новой школы в анималистике. 1930–1940-е годы ― наиболее продуктивный период в его творчестве. Многие рисунки и иллюстрации стали основой прекрасных эстампов ― настенных картинок для детей («Тигрёнок», «Зайчиха с зайчатами», «Ворона за завтраком», «Волк», «Медведица с медвежатами» и др.). Серия скульптурных фигурок животных, сделанная в 1941 году («Козлёнок», «Оленёнок», «Заяц с морковкой». «Медведица с колыбелью» и др.), изготавливались на Ленинградском фарфоровом заводе и имели большой успех.

К началу 1940-х годов Евгений Иванович написал уже десятки произведений, которые стали объединять в сборники и циклы рассказов: «Животные жарких и холодных стран» (1938), «Никиткины друзья» (1938), «Охотничьи рассказы» (1940).

Значительными событиями писательской биографии Чарушина в 1950-е годах стал выход сборников «Про больших и маленьких» (1950), «Про Томку» (1957), а в 1960-х ― книг «Болтливая сорока» (1961), «Почему Тюпа не ловит птиц» (1961), «Вот они какие» (1962), «Тюпа, Томка и Сорока» (1963). Сегодня, спустя десятилетия после ухода из жизни талантливого писателя и художника, ставшего классиком детской литературы, книги его продолжают переиздаваться в России и за рубежом и радовать миллионы детей и взрослых.

Член Союза советских художников, член Союза советских писателей, заслуженный деятель искусств РСФСР. Похоронен на Богословском кладбище Санкт-Петербурга.