Cécile, fille d’un illustre praticien sicilien, était une jeune fille de la plus haute noblesse. Très jeune, elle voue sa vie à Dieu et fait vœu de virginité. Arrivée en âge de se marier, ses parents lui choisissent Valérien pour époux, un païen. Lors de la nuit de noces, elle convertit le jeune homme au christianisme et le convainc de recevoir le baptême avec son frère Tiburce.

Après lui avoir fait lire l'évangile selon Luc et après qu'il a renoncé aux idoles, il se convertit. Le frère de Valérien, Tiburce, se convertit à son tour, et un ange lui annonce qu'ils arriveront tous deux auprès du Seigneur avec la palme du martyre.

Valérien et Tiburce s'emploient à donner des sépultures aux corps des martyrs que le préfet Amalchius faisait tuer comme criminels, et brûler. Jusqu'au jour où ils sont dénoncés et eurent la tête tranchée. Cécile obtient l'autorisation de les enterrer (au lieu de les brûler). Peu de temps après, Cécile fut arrêtée et amenée devant le préfet. Elle n’eut pas d’autres choix que la vénération des dieux païens ou la mort.

Condamnée car elle refuse d'abjurer sa foi, Cécile se met à chanter en attendant le coup de hache du bourreau, mais ce dernier, après trois tentatives infructueuses, la laisse agoniser durant trois jours (la loi romaine interdisait le quatrième coup).