В 1894 г. окончил Дрезденский политехнический институт в Германии по специальности инженер-строитель. В 1896 г. Институт инженеров путей сообщения в Санкт-Петербурге. Преподавал в Московском инженерном училище путей сообщения и в Киевском политехническом институте.
В 1934 г. Е. О. Патон создал в Киеве Институт электросварки АН УССР, директором которого оставался до конца жизни.
Во время Великой Отечественной войны разрабатывает технологию сварки спецсталей, исследует физические основы горения дуги под флюсом, свариваемость металлов, руководит работами по созданию производства сварных труб, сосудов, машин различного назначения, создаёт новый класс сварных конструкций. Под его руководством в оборонную промышленность внедрены оборудование и технология автоматической сварки специальных сталей, танков, бомб. Внёс значительный вклад в наращивание выпуска танков "Т-34" в годы войны за счёт внедрения автоматической сварки под флюсом. Метод стал революционным он позволил сваривать толстые броневые листы на всю толщину, а это резко ускорило производство танковых корпусов и повысило их прочность.
В 1950 г. он руководил проектированием и строительством первого цельнометаллического 1542-метрового моста через Днепр в Киеве, который был создан без единой заклепки. В последние годы жизни занимался исследованием сварки в углекислом газе. Всего по проектам выдающегося ученого построено свыше 50 клепаных и свыше 100 сварных металлических мостов.
