Родился 2 марта 1963 в Хабаровске, но после гибели отца (утонувшего в 1968 году во время командировки при переправе через реку Нерча) семья переехала в Никополь (Днепропетровская область), где и прошло детство и юность Евгения. Любови Сергеевне, матери Евгения, приходилось нелегко. Работала целый день, преподавала в школе биологию и химию, и времени на своих детей (Евгения и младшего сына Володю) не хватало. Женя учился в музыкальной школе по классу скрипки. После окончания школы поступил на филологический факультет Харьковского университета, через год был призван в армию.

С 1986 по 1990 год учился в Ленинградском государственном институте театра, музыки и кинематографии им. Н. К. Черкасова (специальность «актёр драмы и кино», курс А. Н. Куницына). Одновременно занимался рок-музыкой, участвовал в записи альбома группы АукцЫон «Как я стал предателем» 1988. С 1990 по 1991 год играл в Театре Буфф.

С 1992 по 1997 год служил в Санкт-Петербургском государственном молодёжном театре на Фонтанке, с 2000 года играет в самом популярном спектакле Молодёжного театра на Фонтанке «Дни Турбиных» роль Шервинского. С 1998 года служит в Санкт-Петербургском государственном театре сатиры на Васильевском острове. Снимается в кинофильмах и телесериалах.

На телеканале «Культура» вёл цикл передач «Век кавалергардов», состоявший из 10 фильмов. На канале «Звезда» вёл передачу «Следственный лабиринт» (24 серии). Часто выступает в передаче «Романтика романса» на канале «Культура».

Участвовал в телевизионных шоу Первого канала: «Король ринга» (бился в финале с Э.Запашным), «Две звезды-2» (вместе с Дианой Арбениной в финале получил из рук Аллы Пугачёвой "Золотую звезду").

Обладая красивым и сильным баритоном, Евгений Дятлов выступает с сольными концертами в Москве, Петербурге, Владивостоке, Красноярске, Иркутске, Омске, Туле, Саратове, Пензе и других городах. Записи его сольных выступлений из Концертного зала П. И. Чайковского, Московского международного Дома музыки, Большого концертного зала «Октябрьский» (СПб) неоднократно транслировались по телевидению.

Новую жизнь в оригинальных аранжировке и исполнении Дятлова получили известные в прошлом и благодаря артисту ставшие вновь популярными песни и романсы «Целую ночь соловей нам насвистывал» В.Баснера и М.Матусовского, «Эта женщина в окне» И.Шварца и Б.Окуджавы, «Я в весеннем лесу пил берёзовый сок» М.Ножкина.