Eyre wurde am 5. August 1815 in England geboren und wanderte in jungen Jahren nach Australien aus (1833). Dort arbeitete er zunächst auf einer Schaffarm. 1839 erkundete er auf der Suche nach neuem Weideland von Adelaide aus den australischen Busch und durchquerte die Bergkette Flinders Range. Er erreichte die trockene Gegend um den Torrenssee und kehrte dann nach Adelaide zurück. Von dort zog er in westlicher Richtung zur Streaky Bay.

Eyre übernahm anschliessend den Auftrag, einen Überlandweg nach Westen vom heutigen Bundesstaat Südaustralien aus zu erkunden. Mit einem Weißen und drei Aborigines brach er am 25. Februar 1841 von Fowlers Bay auf. Unterwegs setzten sich zwei der Aborigines ab, die den Weißen umgebracht hatten. Eyre umlief mit dem verbleibenden Begleiter die gesamte Große Australische Bucht und erreichte nach zwei Monaten Albany.

Im Anschluss an seine Rückkehr nach Adelaide wurde Eyre zum ständigen Bürgermeister und Schutzherrn der Aborigines in Moorundie ernannt. Danach hatte er diverse Gouverneursposten inne (u.a. 1861 von Jamaika). 1865 schlug Eyre in Jamaika einen Aufstand von Schwarzen mit derartiger Brutalität nieder (er veranlasste die Hinrichtung von über 400 Menschen), dass er nach London beordert und seines Amtes enthoben wurde. Eyre starb am 30. November 1901.

In Australien ist der Lake Eyre (Eyresee) nach ihm benannt, der größte Salzwassersee des Erdteiles, auf den er 1840 als erster Weißer stieß; ebenso die Eyrehalbinsel zwischen der Großen Australischen Bucht und dem Spencergolf.