Евгений Сергеевич Черняев родился родился 28 марта 1955 года в Москве. Отец — подполковник инженерных войск; мать — преподаватель математики в МАИ. С 12 лет увлекается радиолюбительством.
Закончил Московский радиомеханический техникум (1979); окончил два курса факультета вычислительной техники МИРЭА (1981–1983); закончил оптико-электронный факультет Института геодезии, аэрофотосъемки и картографии (2003).
С 1973 года начал работать в ОКБ океанологической техники при Институте океанологии АН СССР радиомонтажником.
В 1975 году перешел инженером в лабораторию морских измерительных приборов ИО АН СССР, которой заведовал Н.В. Вершинский. Занимался моделированием стратификации водной толщи, созданием измерительных приборов. Получил большое количество свидетельств ВДНХ о выставках приборов. В 1975 году параллельно начал заниматься оборудованием электронной аппаратурой для глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА) "Пайсис VII" и "Пайсис ХI".
С 1976 до 1985 года принимал участие в 16 экспедициях с использованием ГОА "Пайсис VII" и "Пайсис ХI" в качестве бортинженера и командира подводного аппарата. Впервые в СССР в 1977 году с помощью подводных аппаратов были проведены исследования озера Байкал на глубинах до 1420 м.
В 1985–1987 годах принимал участие в строительстве ГОА "Мир-1" и "Мир-2".
В 1997 году работал на месте гибели "Титаника" и снялся в фильмах "Призраки бездны: Титаник" и "Чужие из бездны".
С 1987 по 2011 год участвовал в 40 экспедициях с использованием ГОА "Мир-1" и "Мир-2". Был руководителем подводных работ в двух экспедициях на НИС "Академик Мстислав Келдыш" (21-й и 28-й рейсы: международный рейс (1990) и рейс на АПЛ "Комсомолец" (1992).
Особое место в комплексе экспедиций с ГОА "Мир" занимают глубоководные работы государственной значимости — операции на атомных подводных лодках "Комсомолец" и "Курск". Е.С.Черняев участвовал в качестве командира глубоководного аппарата во всех 9 экспедициях на АПЛ "Комсомолец" (1989–2007) и в экспедиции на АПКр "Курск" (2000). На АПЛ "Комсомолец" он совершил 24 погружения; на АПКр "Курск" — 4 погружения.
В 2006-2007 году принимал участие в техническом переоборудовании ГОА "Мир-1" и "Мир-2" для обеспечения безопасности погружений аппаратов в Высокоширотной глубоководной экспедиции на Северный полюс в июле-августе 2007 года. В этой экспедиции был командиром подводного аппарата "Мир-2" во время испытательного погружения и погружения в географической точке Северного полюса. Экспедиция имела большое значение, показала огромные возможности российской глубоководной техники.
Е.С.Черняев работал в 20 гидротермальных районах Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Во время этих экспедиций был сделан ряд важных научных открытий мирового значения, снято более 10 полнометражных художественных и документальных фильмов.
Е.С.Черняев разработал и внедрил большое количество технологических усовершенствований конструкции аппаратов, в том числе схему кабельной разводки (кабельных соединений), лаговые движители, забортный электронный коммутатор высоких токов и многое другое.
В 2008–2010 годах Е.С.Черняев принял участие в экспедиции ""Миры" на Байкале", которая впервые после почти 20-летнего перерыва провела комплексное исследование всех районов самого глубокого озера планеты.
В 2011 году участвовал в экспедиции "Миров" на Женевском озере в Швейцарии, в которой основной акцент был сделан на экологическое исследование озера.
Награжден.
Орден Трудового Красного Знамени за участие в создании ГОА "Мир-1" и "Мир-2" (1989). Орден Мужества за проведение специальных подводных операций на АПЛ "Комсомолец" (1994). Медаль "300 лет Российскому флоту" (1996). Медаль "В память 850-летия Москвы" (1997). Медаль "За подъем АПКр "Курск" (2002). Почетная грамота за большой вклад в развитие научных исследований в области океанологии, создании и эксплуатации уникальных подводных аппаратов (2007). Почетный знак Московской областной Думы "За Труды". Памятная медаль "Патриот России" (2016).
Писвоено звание Героя России за мужество и героизм, проявленные в экстремальных условиях, и успешное проведение Высокоширотной арктической глубоководной экспедиции (2008)
Имеет более 10 опубликованных статей в российских и зарубежных научных журналах.
В настоящее время работает в ИО РАН на ГОА "Мир", признанных лучшими подводными аппаратами мира.