Geboren in het Palestijnse Caesarea tussen 490 en 507, was Procopius grondig opgeleid en waarschijnlijk opgeleid in de rechten. In 527 werd hij adviseur en secretaris van de jonge generaal Belisarius, toen keizerlijk bevelhebber in Mesopotamië tegen de Perzen. In deze hoedanigheid vergezelde Procopius Belisarius op veel van zijn veldtochten, waarbij hij niet alleen getuige was van de Perzische vijandelijkheden, maar ook van de onderdrukking van de rellen in Nika (532), de verovering van het Vandalenrijk in Noord-Afrika (533-534), en – na een periode van dienst in Noord-Afrika (534-536)-de eerste oorlog tegen de Ostrogoten in Italië (535-540). Procopius was in 542 in Constantinopel, waar hij het begin zag van de verschrikkelijke pest die het rijk trof. Vermoedelijk heeft Procopius Belisarius niet vergezeld op zijn tweede Italiaanse veldtocht. Hij schijnt de rest van zijn loopbaan regeringsposten in de hoofdstad te hebben bekleed.
Uitgaande van zijn ervaringen begon Procopius in de jaren 540 aan een formele geschiedenis van de militaire en politieke gebeurtenissen van zijn tijd, zijn Geschiedenis van de Oorlogen, geschreven in uitstekend Grieks. Van de acht boeken vertellen de eerste twee over de Perzische oorlogen van het rijk, van het begin van de 5e eeuw tot ongeveer 550. De volgende twee boeken beschrijven de Vandalische oorlogen en de daaropvolgende gebeurtenissen in Noord-Afrika tot het einde van de 540e eeuw. Drie andere boeken beschrijven beide fasen van de Ostrogotische oorlogen, van 535 tot 551. Een aanvullend achtste boek behandelt de gebeurtenissen in het algemeen tussen 548 en 554.
Tussen lijkt Procopius’ houding drastisch te zijn veranderd. Hij lijkt Justinianus en diens gemalin Theodora een warm hart toe te dragen en de aspiraties van de eerste jaren van hun bewind te hebben gedeeld. De daaropvolgende rampen en ontgoochelingen verzuurden hem – een proces dat, naar men meent, nog werd versterkt doordat hij er niet in slaagde alle vooruitgang te verkrijgen die hij verwachtte. Daarom componeerde Procopius rond 550 De onuitgegeven gedeelten (Tà anékdota), nu bekend als de Historia arcana, of Geheime Geschiedenis. De oorlogen, een openbare en semi-officiële geschiedenis, waren bedoeld om te worden verspreid. In deze geheime memoires, niet bedoeld voor publicatie, stort Procopius zijn frustraties uit in termen van spot en misbruik jegens Belisarius, diens vrouw Antonina, keizerin Theodora, en bovenal jegens Justinianus zelf. De keizer wordt afgeschilderd als boosaardig, roofzuchtig, een vernietiger van alle gevestigde orde en tradities, en in feite een boze demon.
Hoewel Procopius objectief en sceptisch was over religieuze zaken, plande hij een kerkelijke geschiedenis van Justinianus’ bewind, maar dit werk ging verloren of werd niet gerealiseerd. In het midden van de jaren vijftig stelde Procopius echter een verslag samen van Justinianus’ architectonische programma, getiteld Over de Gebouwen. Geografisch geordend in zes boeken, is het onvolledig zoals gepland, omdat een deel over Italië ontbreekt.
Procopius schijnt pas laat in zijn leven een aantal hogere posities aan het hof te hebben gekregen. Men heeft voor het laatst specifiek van hem gehoord in 559, en de datum van zijn dood is onbekend.