Бартоломео Эустахио являлся одним из основоположников научной анатомии, в основу которой им были положены сравнительно-анатомические исследования органов человека и человеческого зародыша, а также патологоанатомические вскрытия.
Имя Евстахия носят открытая им «Евстахиева труба» (лат. tuba Eustachii) — соединительная труба между барабанной полостью и носоглоточным пространством, и valvula Eustachii — полулунный клапан нижней полой вены (vena cava inferior). Изучал и описывал строение др. органов. Создал «Анатомические таблицы» (38 рисунков), опубликованные в 1714. В своих воззрениях — последователь К. Галена и противник А. Везалия.