Formé dans l'atelier de son oncle entrepreneur de menuiserie, Eugène Vallin apprend la sculpture sur bois et le modelage auprès de Charles Pètre à l'École municipale de dessin. Il prend la succession de son oncle en avril 1881. 

Devenu créateur de mobilier, il travaille uniquement sur commande. C'est d'ailleurs ce refus d'industrialiser sa production qui le différencie des ébénistes Gallé ou Majorelle, par exemple. Il réalise des salles à manger, salons, bureaux pour les plus grands mécènes de Nancy, Corbin, Masson, Bergeret, Kronberg, etc. 

Après une production de mobilier religieux d'inspiration gothique, l'artiste fait évoluer son art en se servant de sa double expérience de constructeur et de sculpteur-ébéniste. En collaboration avec Georges Biet, Eugène Vallin réalise quelques bâtiments d'inspiration moderne, notamment sa propre maison boulevard Lobau qui est la première manifestation de l'Art Nouveau dans l'architecture à Nancy en 1895, ainsi que la villa de Georges Biet 22, rue de la Commanderie. Il réalise, en 1896, la porte des ateliers d'ébénisterie de Gallé conservée aujourd'hui dans le jardin du musée de l'École de Nancy.

En 1901, il est un des vice-présidents de l'École de Nancy. Il est l'auteur, en 1909, du pavillon de l'École de Nancy à l'Exposition Internationale de l'Est de la France qui a lieu à Nancy, en collaboration avec Victor Prouvé. 

Sont encore visibles à Nancy : la maison et l'atelier Vallin, boulevard Lobau (1895) ; la villa Biet, 22 rue de la Commanderie (1902); immeuble de rapport, 86 rue Stanislas (1906) ; la salle à manger Masson (1903) et le bureau Kronberg au musée de l'École de Nancy.