Det efterlängtade avtalet kommer mitt i den svepande användningen av tullar och handelshot av USA:s president Donald Trumps administration, vilket har fått länder att leta efter nya partnerskap.
Tillsammans står EU och Mercosur för 30 procent av den globala BNP och mer än 700 miljoner konsumenter.
Fördraget tar bort tullar på mer än 90 procent av den bilaterala handeln.
Affären kommer att gynna europeisk export av bilar, vin och ost, samtidigt som det blir lättare för sydamerikanskt nötkött, fågel, socker, ris, honung och sojabönor att ta sig in i Europa.
Fördraget mellan EU och Mercosur-nationerna Argentina, Brasilien, Paraguay och Uruguay enades i Bryssel förra veckan trots hårt motstånd från europeiska bönder.
De fruktar att affären kommer att leda till ett inflöde av billigare sydamerikanska produkter på grund av produktionsstandarder som de anser vara mindre stränga.
Vissa i Sydamerika är också försiktiga med effekterna av fördraget.
I Argentina uppskattas det att det kan bli en förlust på 200 000 jobb bara från nedmonteringen av den lokala bilindustrin, säger handels- och investeringsforskaren Luciana Ghiotto till AFP.
”Ett kraftfullt budskap”
Europeiska kommissionens ordförande Ursula von der Leyen, Europeiska rådets chef Antonio Costa och EU:s handelskommissionär Maros Sefcovic kommer att närvara vid undertecknandet i Asuncion.
Paraguays president Santiago Pena och Uruguays Yamandu Orsi kommer också att närvara. Argentinas ledare Javier Mileis närvaro är inte bekräftad.
Brasiliens president Luiz Inacio Lula da Silva, som spelade en nyckelroll i att driva förhandlingarna framåt, kommer inte att närvara.
Hans kontor sa att undertecknandet från början hade planerats som ett evenemang på ministernivå, och Paraguay utfärdade ”sista minuten”-inbjudningar till presidenter.
Von der Leyen stannade till i Rio de Janeiro på fredagen för att träffa Lula på väg till Asuncion.
Hon berömde Lulas roll i att driva på förhandlingarna och sa att affären ”sänder ett kraftfullt budskap” och visar ”kraften i partnerskap och öppenhet. Och det är så här vi skapar verkligt välstånd.”
Lula sa att avtalet var ”mycket bra, särskilt för den demokratiska världen och för multilateralism.”
Fördraget är bland flera som länder skyndar sig att stänga i en osäker global miljö formad av Trumps tullhot och protektionism.
På fredagen hotade Trump med att slå handelstullar mot länder som inte stöder hans planer på att ta över Grönland, ett territorium för Natos allierade Danmark.
Lula tillade att partnerskapet med EU gick ”bortom den ekonomiska dimensionen.”
”Europeiska unionen och Mercosur delar värderingar som respekt för demokrati, rättsstatsprincipen och mänskliga rättigheter”, sade han.
Undertecknandet av avtalet kommer när Latinamerika fortfarande tjatar om Trumps avsättning och tillfångatagande av Venezuelas ledare Nicolas Maduro i en dramatisk militär operation denna månad.
