Nato a Torino il 18 ottobre 1883, fratello minore di Beppo Levi, muore nella prima guerra mondiale, a Cormons, vicino a Gorizia, il 28 ottobre 1917. Compiuti gli studi universitari alla Scuola Normale Superiore di Pisa si laurea nel 1904 con una tesi sulla teoria delle superfici a due dimensioni immerse in un iperspazio e ottiene un posto di perfezionamento per un biennio. Dal 1906 al 1909 è assistente del celebre Ulisse Dini e nel 1909 ottiene la cattedra di analisi all'Università di Genova, dove insegna anche Analisi superiore.
A detta di F. Tricomi, Eugenio Elia Levi «si può considerare uno dei maggiori matematici italiani» del Novecento, pur lasciando per la sua precoce scomparsa solo una trentina di lavori. Questi apportano infatti contributi fondamentali alla geometria differenziale, alla teoria dei gruppi, al calcolo delle variazioni, alla teoria delle funzioni e alla teoria delle equazioni a derivate parziali di tipo ellittico e parabolico.
Per le sue ricerche pubblicate fra il 1907, anno in cui consegue il diploma di abilitazione con una importante tesi sulle equazioni lineari totalmente ellittiche alle derivate parziali, e il 1911 ottiene la medaglia d'oro della Società Italiana dei XL ed è nominato socio dell'Accademia dei Lincei.
