Жил с родителями в посёлке Татищево-5 (ныне Светлый) Саратовской области. С детства мечтал стать актёром и в школе занимался в драматическом кружке. С сестрой Оксаной ставил домашние кукольные спектакли.
Первой его учебной ролью в отрывке была роль Ивана (по повести «Иван» Владимира Богомолова).
По окончании училища был приглашён на работу в Саратовский ТЮЗ. Ему поступили предложения от трёх театров: Олег Ефремов звал во МХАТ, приглашали и в Театр на Малой Бронной, но актёр предпочёл принять приглашение Театра-студии под руководством Олега Табакова.
С 2001 года Евгений Миронов активно сотрудничает с МХТ им. Чехова; с декабря 2006 года является художественным руководителем Государственного театра наций.
В кино Евгений Миронов первую роль сыграл в 1988 году в фильме Александра Кайдановского «Жена керосинщика». Скоро, после участия в нескольких совершенно непохожих лентах («Делай — раз!», «Перед рассветом», «Затерянный в Сибири»), молодого актёра заметили.
Широкую известность и признание как зрителей, так и специалистов Евгений Миронов получил после исполнения главной роли в фильме режиссёра Валерия Тодоровского «Любовь». За неё актёр удостоился целого ряда кинематографических наград, как отечественных, так и зарубежных, и был признан лучшим актёром 1992 года.
Учился в музыкальной школе по классу аккордеона. После окончания в 1982 году восьми классов Евгений Миронов поступил в Саратовское театральное училище им. И. А. Слонова, на курс Валентины Александровны Ермаковой. С успехом окончил училище в 1986 году. В 1990 году Миронов окончил школу-студию МХАТ.