През 1375 г., след смъртта на българския патриарх Йоаникий II, Евтимий е провъзгласен за патриарх на Търново. Привърженик на исихазма, той преследва ересите и упадък на нравите. Получава известност в целия православен свят и мнозина митрополити и игумени се обръщат към него за тълкувания на богословски и църковни въпроси.

Една от най-важните стъпки, които новият патриарх предприема, е реформата в българския книжовен език. За мотивите да се заеме с нея сведения могат да бъдат открити в "Похвално слово за Евтимий" от Григорий Цамблак и "Сказание за буквите" на Константин Костенечки. Григорий разказва, че Евтимий се заема с превод на книги от гръцки на български език, тъй като е недоволен от по-старите преводи. Техните грешки с натрупването си довеждат до сериозно изопачаване на свещените текстове, до погрешно тълкуване на смисъла им и появата на ереси.

Сведението се потвърждава от известието, че търновските книжовници се заемат първо с поправката на основните за християнството книги - четирите евангелия, "Стария завет", "Апостола". За разлика от писателите и преводачите от Преславската книжовна школа, които предпочитат свободния и смислов превод, търновските книжовници се придържат към точното предаване на гръцките оригинали. Писменият български език, който те налагат е изкуствен и отдалечен от народния говор. Поради това оценките за значимостта на Евтимиевата реформа са противоречиви. Правилата изработени от Евтимий се прилагат както при превод така и при създаването на оригинални произведения.
През пролетта на 1393 г. султан Баязид І обсажда Търново. Иван Шишман не е в града и патриарх Евтимий ръководи защитата му. Смята се, че градът издържа тримесечна обсада. На 17 юли 1393 г. турците превземат столицата. Една от легендите за падането на старата българска столица разказва, че Патриарх Евтимий договаря предаването на града заради опасността в крепостта да избухне епидемия и гладни бунтове. Друга версия разказва за предателство от страна на намиращ се в крепостта жид (евреин).

Сюлейман Челеби снема обсадата, след което оставя един гарнизон за охрана на града. В летописа на Григорий Цамблак се споменава, че османският управител събира всички видни търновски граждани и боляри чрез лъжа в една от столичните църкви под предтекст, че ще се съвещава с тях по управленски въпроси. Вместо съвещание, видните българи намират смъртта си.
Евтимий също е осъден на смърт, но е спасен в последната минута от чудо. Легендата разказва, че когато палачът вдига ятагана си, за да отсече патриаршеската глава, ръката му се вкаменява. Уплашени от случилото се, османците решават да заточат духовника.

Предполага се, че е заточен в Бачковския манастир, където и умира около 1401 - 1402 г. Все още обаче има спорове дали българският патриарх е погребан в околностите на манастира.

Патриарх Евтимий е канонизиран за светец и паметта му се почита в един и същи ден с паметта на свети Евтимий Велики - 20 януари.