Eugen Warming ble født på Mandø som eneste barn av sogneprest Jens Warming (1797-1844) og hustru Anna Marie von Bülow af Plüskow (1801-1863). Etter farens tidlige død, flyttet mor og sønn til hennes bror i Vejle. Han gikk i almueskolen i Nørup og fortsatte i Ribe Katedralskole, hvor han tok artium i 1859. Han påbegynte deretter studier i naturhistorie ved Københavns Universitet, hvor A.S. Ørsteds forelesninger i botanikk kjedet ham, mens den unge dosent Christian Vaupells undervisning var inspirerende. Til Vaupells bok ”De danske Skove” (1863) bidro Warming med et kapittel om vestjyske egekrat. Ved et tilfeldighet fikk Warming muligheten for å reise til Lagoa Santa i Brasília, hvor han oppholdt seg i tre et halvt år (1863-1866) og virket som sekretær for paleontologen Peter Wilhelm Lund. Etter hjemkomsten gjennomførte Warming sin doktordisputats (1871). På grunn av en maktkamp mellom to fløyer i det naturhistoriske miljø i København ble Warming forbigått da professoratet i botanikk ble ledig med A.S. Ørsteds død. Han ble i stedet dosent i botanikk for de medisinstudentene ved Københavns Universitet, for polyteknikerne og farmaceuterne 1873-1882. I 1882 ble han professor i botanikk ved den nyopprettede Stockholms högskola (seinere Stockholms universitet), hvor han ble til 1885. Som eldste professor ble han utpekt til rektor for høyskolen. I 1885 kunne han vende hjem til professoratet i botanikk ved Københavns Universitet og posten som direktør for Botanisk Have. Han var rektor (rector magnificus) 1907-1908. Han ble pensjonert i 1911, men fortsatte med å forske til sin død. Warming ble innvalgt i Videnskabernes Selskab i 1878. Han satt i styret for Carlsbergfondet 1889-1921 og, som biolog, i styret for Carlsberglaboratoriene. Han satt i styret for Danmarks Geologiske Undersøgelser 1895-1917. Han var et drivende kraft i Dansk Botanisk Forening og ble æresmedlem. Warming ble valgt til president for ‘Association internationale des botanistes‘ (1913) og æresmedlem i ”the Royal Society of London”.