Fille d’Alexis Comnène et de Maria Dukaina, elle est l’arrière-petite fille de l’empereur de Byzance Jean II Comnène.
Eudoxie est promise initialement au roi Alphonse II d’Aragon. Celui-ci se marie entre-temps avec Sanche de Castille. Guilhem VIII de Montpellier, Seigneur de Montpellier, fils de Guilhem VII, seigneur de Montpellier et de Mathilde de Bourgogne, se propose et elle se marie finalement avec lui en 1174.
En 1187, elle est répudiée par Guilhem VIII pour permettre son mariage en secondes noces avec Agnès de Castille, cousine de la reine d’Aragon. Eudoxie se retire alors à l’Abbaye d’Aniane où elle finira ses jours.