​Après un master de chimie organique de l'Université Aix-Marseille, Eugénie Romero-Laboureur a obtenu son doctorat en chimie à l'Université de Lorraine en 2015, portant sur la synthèse et l'étude conformationnelle de pseudopeptides. Elle a ensuite rejoint l'ICSN (Institut de chimie des substances naturelles) à Gif-sur-Yvette pour un stage postdoctoral en chimie médicinale, avant de poursuivre par deux autres stages postdoctoraux en chimie photoredox, en Belgique puis à Philadelphie.

​En 2019, elle occupe le poste de directrice du centre HTE de l'Université de Pennsylvanie (UPenn) à Philadelphie, avant de revenir en France où elle exerce depuis 2020 comme ingénieure-chercheure au Laboratoire de Chimie Bioorganique (LCB) du CEA-Joliot. Forte de son expertise, elle développe au sein du LCB une plateforme de criblage pour la chimie (plateforme High-Throughout Experimentation - HTE), qui consiste à miniaturiser et paralléliser des réactions chimiques dans des très petits volumes pour optimiser et découvrir des réactions chimiques. Le HTE est une compétence très peu développée en France et en Europe, faisant du LCB l'un des rares laboratoires académiques français équipés de cette technologie. En parallèle, elle travaille au développement de nouvelles méthodologies de synthèse​ pour l'obtention de nouveaux squelettes d'intérêt thérapeutique.

​En octobre 2024, elle participe à la création de l'AFCAD (Association Francophone de Chimie Accélérée et Digitalisée), dont elle occupe la présidence. Ses thématiques de recherche portent sur le développement de nouvelles méthodologies de synthèse photoredox sous lumière rouge, projet qui lui a permis d'obtenir une ANR JCJC en 2025.