Inizia a dipingere e disegnare molto presto. Entra a far parte, insieme ad altri giovani artisti, pittori e scultori, della corrente di ricerca Gruppo Novart che, dal 1972 al 1974, allestisce una propria esposizione permanente a Rovato in Franciacorta (Bs). Nel 1995 abbandona la professione di architetto per dedicarsi interamente alla pittura.

Quella di Eugenio Mombelli è stata definita una figurazione "oscurata". In un contesto di superfici monocrome - scure come la notte oppure candide come la neve - si aprono frammenti figurativi, finestre affacciate su brandelli di una narrazione velata, su brani di un racconto interrotto. Quasi fossero particolari di un affresco che riappaiono miracolosamente da sotto un'antica scialbatura. Due sono i filoni sui quali Mombelli lavora nell'ultimo periodo: quello dominato da elementi che rinviano appunto all'affresco (completato da scritte incomprensibili, vergate con una grafia che, nelle grazie acute, ricorda il gotico tedesco) e quello dei paesaggi, in cui affiorano schegge di immagini, ipotesi di sogno.