Dopo essersi impegnati in queste guerre, la dinastia Attalide dovette affrontare la più importante sfida per la propria sopravvivenza: infatti in quegli anni era in atto una sorta di guerra fredda tra Antioco III, ormai il più potente monarca ellenistico, e la Repubblica Romana. Antioco tentò di legare a sé Eumene proponendo un'alleanza matrimoniale; Eumene tuttavia restò fedele alla alleanza del padre coi Romani rifiutando l'offerta di Antioco. Quando scoppiò la guerra fra Antioco e i Romani Eumene si schierò con questi ultimi; il regno venne devastato e Pergamo stessa fu assediata da Seleuco IV, figlio di Antioco. Tuttavia, con una eroica azione di cavalleria, la città fu liberata dall'assedio. Eumene contribuì alla vittorie navali dei Romani spiegando la propria potente flotta; ma fu su terra che il suo apporto si rivelò determinante. Infatti, nella decisiva Battaglia di Magnesia, quando i carri falcati dei Seleucidi stavano per caricare l'ala destra romana, Eumene (che per esperienza sapeva come i Seleucidi combattevano) ordinò ai legionari di scagliare i pila contro i cavalli nemici, che si imbizzarrirono a caricarono i propri alleati: la battaglia si trasformò dunque in una straordinaria vittoria per i Romani. Nella successiva Pace di Apamea a Pergamo furono conferite gran parte delle province anatoliche dei Seleucidi, rendendo Pergamo il più potente stato dell'Asia Minore. Eumene era riuscito non solo a salvare il regno dalla catastrofe, ma persino a ingrandirlo. Tuttavia, con la scomparsa della minaccia Seleucide, i rapporti fra Pergamo e Roma si raffreddarono: Eumene era diventato un alleato scomodo, pericoloso e troppo potente. Il senato cominciò a complottare per ridimensionare il suo potere.