Procopius föddes i det palestinska Caesarea mellan 490 och 507 och var välutbildad och troligen utbildad i juridik. År 527 blev han rådgivare och sekreterare åt den unge generalen Belisarius, då kejserlig befälhavare i Mesopotamien mot perserna. I denna egenskap följde Procopius Belisarius på många av hans fälttåg och bevittnade inte bara de persiska fientligheterna utan även nedsläckningen av upploppen i Nika (532), erövringen av det vandaliska kungadömet i Nordafrika (533-534) och – efter en tjänstgöringsperiod i Nordafrika (534-536) – det första kriget mot östgötarna i Italien (535-540). Procopius var i Konstantinopel 542, där han observerade början på den fruktansvärda pest som drabbade riket. Förmodligen följde Procopius inte med Belisarius på hans andra italienska fälttåg. Han verkar ha haft regeringsposter i huvudstaden under resten av sin karriär.
Med utgångspunkt i sina erfarenheter påbörjade Procopius under 540-talet en formell historik över de militära och politiska händelserna under sin tid, hans History of the Wars, skriven på utmärkt grekiska. Av dess åtta böcker berättar de två första om imperiets persiska krig, från början av 500-talet till omkring 550. De två följande böckerna beskriver de vandaliska krigen och efterföljande händelser i Nordafrika fram till slutet av 540-talet. Ytterligare tre böcker beskriver båda faserna av de östgötska krigen, från 535 till 551. En kompletterande åttonde bok täcker händelser i allmänhet mellan 548 och 554.
Under tiden tycks Procopius inställning ha genomgått en drastisk förändring. Uppenbarligen cool personligen till Justinianus och hans gemål Theodora, tycks han åtminstone ha delat ambitionerna under deras regeringstid under de första åren. De efterföljande katastroferna och desillusionerna gjorde honom sur – en process som tros ha förstärkts av att han inte fick alla de framsteg han förväntade sig. Följaktligen komponerade Procopius omkring 550 De opublicerade avsnitten (Tà anékdota), som nu är känd som Historia arcana, eller den hemliga historien. Krigen, en offentlig och halvofficiell historia, hade varit avsedd att spridas. I denna hemliga memoar, som inte var avsedd för publicering, utgöt Procopius sin frustration i form av förlöjligande och kränkningar av Belisarius, hans hustru Antonina, kejsarinnan Theodora och framför allt av Justinianus själv. Kejsaren framställs som illvillig, rovgirig, en förstörare av alla etablerade ordningar och traditioner och i själva verket en ond demon.
Trots sin objektivitet och skepsis när det gäller religiösa frågor planerade Procopius en kyrklig historia om Justinians regeringstid, men detta verk gick antingen förlorat eller blev inte förverkligat. I mitten av 550-talet komponerade dock Procopius en redogörelse för Justinians arkitektoniska program med titeln On the Buildings. Organiserad geografiskt i sex böcker är den enligt planerna ofullständig och saknar ett avsnitt om Italien.
Procopius verkar ha fått några högre positioner vid hovet sent i livet. Man hör senast specifikt talas om honom år 559, och datumet för hans död är okänt.