Евгений Фёдорович Дмитрев появился на свет 18 июля 1913 года в рязанском селе Самылово Касимовского уезда. Отец его, священник Феодор Андреевич, происходил из старинного священнического рода; в семье кроме Евгения росли сестра Наталия и братья Александр и Николай — оба позже служили Церкви. Приходился Евгений племянником новомученику протоиерею Михаилу Дмитреву.

После семилетки он получил место псаломщика в храме села Митино и служил там алтарником. Двоюродная сестра вспоминала его светлым человеком — светлым и внешне: кудрявые светлые волосы, голубые глаза, спокойный и ясный характер; на крестном ходе его было видно издалека.

В 1935 году Евгения призвали в Красную армию, но как сына священника и церковнослужителя отправили не в войска, а в так называемое тыловое ополчение — на тяжёлые земляные работы на строительстве завода в Перми. В его батальоне собрали священнослужителей, псаломщиков и их детей. Однажды, перевозя тачку, он упал с помоста и разбился, попал в госпиталь — позже следствие назовёт это падение злонамеренной диверсией.

8 апреля 1937 года его арестовали вместе с сослуживцами по «делу трудармейцев»: им вменили участие в контрреволюционной группе «Общество трудового духовенства». Как потом установили следствие и военный трибунал, к арестованным применяли ночные допросы и пытки — настолько тяжёлые, что в первые десять дней люди подписывали показания друг против друга. Оправившись, Евгений объявил себя невиновным и на двух очных ставках отстоял это. Следователь пошёл на прямой подлог: в обвинительном заключении написал «сознался», хотя в деле есть запись о его твёрдом отрицании вины.

Понимая, что расстрел неизбежен, он сумел передать на волю записку отцу — просил его отпеть. 25 августа 1937 года тройка при управлении НКВД по Свердловской области вынесла приговор, и 31 августа в двадцать четыре часа его расстреляли. Могила неизвестна, предположительно она в Перми.

В 2000 году Архиерейский Собор Русской Церкви прославил мученика Евгения в лике новомучеников и исповедников Российских. На иконе его пишут молодым, в стихаре псаломщика, с крестом в руке.