Diante de sua recusa obstinada, Quintianus ordenou a prisão de Ágata. Ela foi encarcerada e submetida a torturas cruéis na esperança de fazê-la ceder. No entanto, Ágata permaneceu firmemente fiel às suas convicções, encontrando força em sua fé em Deus. Segundo a tradição, ela teria sido torturada de várias maneiras, incluindo a mutilação dos seios, mas continuou a perseverar na sua fé com uma resistência incrível.
A lenda conta que, durante o seu aprisionamento, Agatha teria recebido a visita de São Pedro, que a curou milagrosamente de seus ferimentos. Esse milagre reforçou sua determinação em permanecer fiel à sua fé, apesar do sofrimento físico.
Por fim, Ágata foi condenada a ser queimada na fogueira. No entanto, antes que a sentença fosse executada, um terramoto atingiu a região, causando pânico entre as testemunhas e impedindo a execução da pena. Aproveitando a oportunidade, Ágata conseguiu escapar e se esconder, mas foi capturada novamente.
O governador, furioso com a sua fuga, ordenou a sua execução imediata por decapitação. Assim, em 5 de fevereiro de 251, Ágata foi martirizada por sua fé. Ela morreu testemunhando sua fidelidade a Deus, tornando-se assim uma das santas mais veneradas da Igreja Católica.
A vida de Santa Ágata inspirou muitos fiéis ao longo dos séculos, e ela se tornou a padroeira de Catânia, na Sicília, sendo também invocada como protetora contra catástrofes naturais e doenças da mama. Sua festa é celebrada todos os anos em 5 de fevereiro, comemorando seu martírio e sua devoção inabalável à sua fé cristã.