Luego se convirtió en la amante de Alejo V Ducas, el futuro emperador.
Fue la hija del emperador bizantino Alejo III Ángelo y Eufrósine Ducas.
El matrimonio fue arreglado por su tío, el emperador Isaac II Ángelo, alrededor de 1186, mientras su padre estaba exiliado en Siria.
Al llegar su depuesto padre a Mosinópolis, a Eudoxia se le permitió casarse con Alejo V, aunque este fue atrapado y estrangulado por orden de Alejo III poco después.
Eudoxia Ángelo se casó por tercera vez con León Esguro, el gobernante independiente de Corinto, después de haber ofrecido asilo a Alejo III y a su familia en 1204.