Родом из Каппадокии. Воспитан родителями в глубоком благочестии. Стремясь к отшельнической жизни, поселился в Палестине в пустынной пещере, в которой, по преданию, ночевали три волхва, пришедшие поклониться родившемуся Спасителю мира. В ней он прожил 30 лет в великом воздержании и непрестанной молитве.
К подвижнику постепенно начали стекаться желавшие жить под его руководством. Когда церковь уже не вмещала собравшихся иноков, святитель после молитвы, взяв кадило с холодными углями, пошел по пустыне. На одном месте угли внезапно разгорелись и воскурился фимиам. Тут преподобный и основал первый общежительный монастырь, или Лавру В монастыре св. Феодосий устроил странноприимные дома, отдельные больницы для иноков и мирян, убежища для престарелых. По его молитве много раз являлось чудо умножения хлебов, необходимых для питания собравшихся к обители нищих.
Когда возникла ересь Евтихия, православные были гонимы от императора Анастасия (491-518). Преподобный Феодосий сначала написал послание императору, затем пошел в Иерусалим и в Великой церкви возгласил во всеуслышание: «Кто не почитает четыре Вселенских Собора, да будет анафема». За этот поступок его содержали в заточении. Еще при жизни сподобился дара исцеления и других чудес. Мирно скончался в возрасте 105 лет (529 г.).