Após a formatura, estudou medicina com o Dr. Joseph Warren, um conhecido líder político Patriota. Quando as Batalhas de Lexington e Concord desencadearam a Guerra de Independência dos Estados Unidos em Abril de 1775, Warren e Eustis trabalharam no campo, cuidando dos revolucionários feridos. Warren garantiu a Eustis um cargo como cirurgião do regimento da artilharia rebelde. Eustis ajudou a cuidar dos feridos na Batalha de Bunker Hill, em Junho de 1775, na qual Warren foi morto. Serviu no Exército Continental nas Campanhas de Nova Iorque e Nova Jersey, recusando o posto de tenente-coronel oferecida pelo chefe de artilharia Henry Knox. Durante seu serviço no Exército Continental, Eustis conheceu e criou uma amizade duradoura com Aaron Burr, natural de Nova Jersey.