Родился 11 января 1794 года в деревне Верингаузен близ города Хаген в Вестфалии. Отец его был бергмейстер. Учился в Магдебургском, Берлинском и Дрезденском университетах. В 1811 году служил в горных заводах Гарца. В Галле 9 августа 1814 года защитил диссертацию «De affinitate chemica», получив учёную степень доктора философии и магистра свободных наук, а в 1816 году в Дерптском университете — доктора медицины и акушерства.
В 1816 году переехал из Германии на Южный Урал в Златоуст к своему отцу — основателю и директору Златоустовского оружейного завода. В Златоусте изучал персидский и татарский языки. В 1818 году поступил на службу врачом на Златоустовский оружейный завод. Однако вскоре он увлёкся зоологией, занялся изучением местной природы и поставил себе целью ознакомиться с Уральским краем и Средней Азией. В 1820 году по ходатайству оренбургского военного генерал-губернатора Эссена присоединился в качестве врача к русскому посольству, отправлявшемуся в Бухару, а также получил от правительства пособие для своих научных целей. Под видом татарского купца ходил при посольстве А. Ф. Негри в Бухару, с целью попасть в Индию, но это ему не удалось, и он возвратился в Оренбург. Коллекции, собранные им в этом путешествии, были отосланы в Берлинский университет, где животные были описаны М. Лихтенштейном. В Оренбурге занимался частной врачебной практикой. Женился на дочери генерала Павла Мансурова и стал крупным оренбургским помещиком.
Позднее был выбран членом Московского общества естествоиспытателей, а в 1824 году членом Королевского общества естествоиспытателей в Берлине.
В 1825 году Эверсман в качестве врача принял участие в военной экспедиции под начальством полковника Ф. Ф. Берга, которой поручено было сделать ряд рекогносцировок в некоторых частях киргизской степи и окрестностях Каспийского моря.
В марте 1828 года он был назначен ординарным профессором зоологии и ботаники в Казанском университете. Позднее Эверсман ежегодно совершал поездки с учёной целью в Оренбургскую, Саратовскую, Астраханскую губернии для пополнения биологических коллекций университета. В 1830 году совершил путешествие по Кавказу. В 1834 году — поездку в Саратов и Астрахань.
В 1837 году по состоянию здоровья отбыл в отпуск за границу. В 1838 году был произведён в статские советники, в 1839 году удостоился Высочайшей благодарности за усердную службу. В 1844 году совершил научное путешествие в Германию, Францию и Италию.
В 1849 году удостоился Высочайшей благодарности императрицы. В 1851 году был произведён в действительные статские советники и оставлен при Казанском университете.
Летом 1857 года путешествовал в Италию, Германию, Швейцарию и Алжир.
Скончался в Казани 14 апреля 1860 года.
В результате путешествий Эверсман собрал богатые видами коллекции млекопитающих, птиц, насекомых, и дал подробное описание систематики, биологии, распространения различных видов животных, описал ряд новых видов.
Эверсман более 30 лет собирал зоологические коллекции, отдавая предпочтение коллекционированию насекомых, которых в его коллекции было 50 420 экземпляров 11 252 видов. В энтомологической коллекции преобладали жуки (3852 вида) и бабочки (2848 видов). После его смерти коллекция была приобретена Русским энтомологическим обществом и сейчас находится в Зоологическом музее РАН (Санкт-Петербург).
Коллекции Зоологического музея Казанского университета, закупленные и собранные при Эверсмане, датируются 1826—1859 годами, а добытые лично Эверсманом — 1841—1859 годами. Это 1 вид рыб, 3 вида амфибий, 20 видов птиц и 2 вида млекопитающих. Всего при Эверсмане собрание музея пополнилось на 18 видов амфибий и рептилий (в том числе слоновая и зелёная черепахи), 619 видов птиц (в том числе 12 видов аистообразных, 11 видов соколообразных, почти все виды колибри), а также 106 видов млекопитающих, из которых около 20 видов включены в Красную книгу Всемирного союза охраны природы, в том числе и квагга (только около 10 экземпляров её сохранились в музеях мира).
Из коллекций Эверсмана было описано несколько сот новых видов.
Эверсман одним из первых обследовал ряд регионов Российской империи от Казанской губернии до Арала, Прикаспия и Предкавказья. Первым предложил биологические меры борьбы с вредителями.
Эверсман поддерживал связи со специалистами и любителями как в пределах России, так и в Европе, в частности со своим учителем — профессором Г. Лихтенштейном из Берлинского музея, который опубликовал материалы поездки Эверсмана в Бухару, описав ряд видов из сборов 1823—1825 годов.
Эверсман был членом Германской академии естествоиспытателей «Леопольдина» в Берлине, обществ: естествоиспытателей в Афинах, Лотос в Праге, Московского испытателей природы, Русского географического, Зенкенбергского во Франкфурте-на-Майне, Штеттинского энтомологического, Любителей естествознания в Берлине, Санкт-Петербургской Академии наук, Академии общеполезных знаний в Эрфурте. В 1845 году он получил половинную Демидовскую премию за монографию о чешуекрылых.
Всего Эверсману принадлежит 55 учёных сочинений и до 86 печатных работ общим объёмом 172—188 печатных листов. Главными трудами стали три тома «Естественной истории Оренбургского края», изданные в 1840, 1850 и 1866 годах. После зоологических работ Эверсмана животный мир Оренбургского края стал известен лучше, чем какого-либо другого района России. Кроме того, им был издан ряд работ по энтомологии средней России.
В честь Эверсмана было названо несколько видов животных и растений
В 1838 году Александр Андреевич Бунге назвал в честь Эверсмана род растений Эверсманния (Eversmannia Bunge) семейства Бобовые (Leguminosae), ныне включающий в себя, по разным данным, от одного до четырёх видов.