1911 ernannte ihn Papst Pius X. zum Bischof von Squillace. Die Bischofsweihe empfing Eugenio Tosi am 16. Mai 1911 durch Andrea Carlo Kardinal Ferrari, dem Erzbischof von Mailand. 1917 ernannte ihn Benedikt XV. zum Bischof von Andria. Daneben verwaltete Tosi das Bistum Squillace noch bis 1918 als Apostolischer Administrator. Nach seiner Papstwahl berief Papst Pius XI. Eugenio Tosi am 22. März 1922 zu seinem Nachfolger als Erzbischof von Mailand und nahm ihn am 11. Dezember desselben Jahres als Kardinalpriester mit der Titelkirche "Santi Silvestro e Martino ai Monti" in das Kardinalskollegium auf. Sein Wahlspruch lautete: "Ora et labora" („Bete und arbeite“).