E. Vītols dzimis muižas pārvaldnieka Jāņa Vītola daudzbērnu ģimenē. Māte Trīne Vītola mira dzemdībās, un jau dažu mēnešu vecumā viņš nonāca tēva brālēna Pētera Veidemaņa ģimenē Umurgā. Patēvs bija tirgotājs un vēlējās E. Vītolu izskolot par tirgotāju un sava amata turpinātāju. Tomēr jau agrā bērnībā audzinātāja viņam mācīja zīmēšanu. Arī skolā viņš aizrāvās ar zīmēšanu. Pēc Limbažu apriņķa skolas un Limbažu pilsētas skolas beigšanas E. Vītols pretēji audžuvecāku vēlmēm devās uz Pēterburgu un 1896. gadā iestājas Štiglica Centrālās tehniskās zīmēšanas skolas (Центральное училище технического рисования им. А. Л. Штиглица) teātra dekorāciju klasē, kā arī mācījās vitrāžu stikla glezniecības klasē un apguva akvareļa tehniku pie skolas tekstiliju un gleznošanas klases vadītāja gleznotāja Jūlija Jaunkalniņa, kuram bija liela ietekme uz E. Vītola turpmāko daiļradi. Studentiem mācību laikā bija iespēja praktizēties Pēterburgas Marijas teātrī (Мариинский театр), kur tie piedalījās ievērojamu scenogrāfu metu realizēšanā. E. Vītols bija pirmais no latviešu māksliniekiem, kas 1901. gadā Štiglica tehniskās zīmēšanas skolu absolvēja ar izcilību un ieguva stipendiju studijām ārzemēs. No 1901. līdz 1903. gadam E. Vītols uzturējās Anglijā, Beļģijā, Dānijā, Itālijā, Francijā, Nīderlandē un Vācijā. Apceļojot Rietumeiropu, E. Vītols iepazinās ar muzejiem, mākslas dzīvi un padziļināti apguva ziemeļu gotikas un renesanses arhitektūru. No 1902. līdz 1903. gadam viņš praktizējās Bavārijas Valsts opera (Bayerische Staatsoper) dekorāciju darbnīcā. Ilgāku laiku viņš uzturējās Vircburgā, Nirnbergā un Rotenburgā, vākdams materiālus dekorāciju glezniecībai un akvareļos gleznojot baznīcas un ielu skatus. Šajā laikā tapis Rotenburgas un Minhenes pilsētas zīmējumu albums, kurā dokumentāli precīzi zīmējumos un akvareļos fiksētas gotikas celtņu fasādes, pagalmi, ieliņas un nostūri.
No 1907. gada bija precējies ar operdziedātāju Aleksandru Konstanci Eleonoru Vītolu (dzimusi Šmite). Dēls Aļģirds Vītols 1941. gada 14. jūnijā apcietināts un 1941. gadā nošauts Krievijā.