Eusèbia Rayó neix a Palma el 13 d’agost de 1951. Creix envoltada de llibres en una casa des d’on podia veure el mar, dues coses que marquen la seva vida i el seu record. Els seus pares eren grans lectors i ho van saber transmetre tant a Eusèbia com al seu germà Miquel, també escriptor. Com a mare, també ha procurat transmetre-ho a les seves filles. 

Als 18 anys s’endinsa en el món laboral i treballa gairebé sempre per l’Administració. De més gran, el 1999, es llicencia en Filosofia i Lletres, en l’especialitat de Geografia i Història, per la Universitat de les Illes Balears. Actualment està jubilada, però sempre ha compaginat la feina, els estudis, les tasques de casa i la cura de les filles. 

La tasca d’escriure l’emprèn amb rigor a partir de l’any 1984, tot i que ja feia anys que construïa històries inacabades sense plasmar-les sobre paper. Els títols que té publicats són principalment contes curts i novel·les de literatura infantil i juvenil, entre els quals destaquen L’alquímia del cor, traduït al castellà per ella mateixa i guardonat amb el premi Guillem Cifre de Colonya (1986) i Llista d'Honor de la CCEI; L'exèrcit dels innocents, premi de crítica Serra d'Or del 1993; o Una veu del passat, editat a València el 1990. 

Un cop jubilada i deslligada d’horaris s’endinsa en la investigació històrica. Les seves recerques estan relacionades sobretot amb la història del Regne de Mallorca i la confecció, amb paraules de l’autora, d’una «geografia de la violència contra la dona a les Illes des de l'edat mitjana fins a 1950».

En relació amb el Regne de Mallorca, ha escrit Reines de Mallorques. A l'ombra del poder.  biografies novel·lades de les reines en dos volums. Arran d'aquests volums, sorgeix una exposició itinerant anomenada «Dones i reines de Mallorca. L'espai femení a l'edat mitjana», exhibida a diversos municipis i comissariada per Jaume Llabrés Mulet i la mateixa autora.

Així mateix, ha redactat alguns articles, entre els quals Llinatge i vincles familiars del rei Jaume III, publicat dins el volum Jaume III de Mallorca i el seu temps (2016), juntament amb  altres historiadors.  

Actualment, continua recorrent els arxius de cada municipi per seguir teixint la geografia de la violència contra la dona a les Illes. Els articles relacionats que n’han sorgit han estat objecte de participació i publicació a les diverses jornades d'estudis locals dels municipis respectius, com per exemple les d’Inca (2020) o Esporles (2022).

A banda, està pendent de publicar La xarxa mediterrània i familiar del rei Sanç I, per part de l'Institut d'Estudis Baleàrics de Mallorca, en col·laboració amb altres historiadors. També ha estat la Defensora de la ciutadania de Marratxí des del 2018 fins al 2023.