イラストレータといっても、手持ちのは古いままで7でのお話です。
EPSで保存すると、プレビューとサムネールを保存するかどうかの確認がありますが、これはいったいどのように格納されているかを調べてみました。

調べるといっても、サムネイルもプレビューも含まないで保存したEPSファイルと、サムネイルまたはプレビューを含んだEPSファイルを比較しただけです。

保存したファイル名と保存日時のデータは無視して、それ以外を比較します。

まず、サムネイルを含んだEPSファイルを比較しました。
違っていたのは、以下のとおりです。
46行目にある
%AI7_Thumbnail: 128 128 8
から
%%EndData
これが、サムネイルデータのようです。
バイナリが16進で格納されているようです。
どの画像形式かはわかりませんが、おそらくTIFFではないでしょうか。

次に、プレビューを含んだEPSファイルを比較しました。
違っていたのは、以下のとおりです。
1行目の先頭にバイナリデータが含まれています。
その後に通常のEPSデータが始まります。
%!PS-Adobe-3.0 EPSF-3.0
そして34行目に、
プレビューを含まないEPSファイルでは
%AI3_DocumentPreview: Header
となっているところが、
プレビューを含むEPSファイルでは
%AI3_DocumentPreview: PC_ColorTIFF
となっいます。
そして一番最後にまたバイナリデータが含まれています。
通常のEPSデータの末尾である
%%EOF
の後に、バイナリデータが追加されています。

他のイラストレータのバージョンでは、また違うかもしれません。
比較に使用したファイルをおいておきます。
サムネイルもプレビューも含まないEPSファイル
サムネイルを含むEPSファイル
プレビューを含むEPSファイル