La acea vreme, a sosit în Tars însuşi împăratul Diocleţian (284-305 d.H.), prigonitorul creştinilor. Iar în timpul vizitei împăratului, fiul acestuia s-a îndrăgostit de frumoasa Pelaghia. Când moştenitorul tronului imperial a aflat că Pelaghia a primit botezul, s-a sinucis.
Mama Pelaghiei, care era păgână, a denunţat-o, dând-o pe mâna împăratului, spre a fi judecată. Captivat de frumuseţea nemaivăzută a Sfintei Pelaghia, împăratul a încercat să o convingă să renunţe la creştinism, promiţându-i toate averile, dacă îi va fi soţie. Cronicile spun că Sfânta Muceniţă Pelaghia a refuzat propunerea împăratului Diocleţian, spunându-i cu dispreţ: "Eşti nebun, împărate, să-mi spui toate acestea. Nu-ţi voi face pe plac; urăsc căsătoria murdară pe care mi-o propui, pentru că eu îl am Mire pe Hristos, pe Împăratul Cerurilor!"
Auzind aceste cuvinte spuse de tinăra creştină, împăratul, turbat de furie, a poruncit să fie aruncată într-un viţel de metal încins şi arsă de vie. Plină de curaj, Pelaghia s-a însemnat cu semnul sfintei cruci, a rostit o rugăciune de slavă Lui Dumnezeu şi, intrând apoi direct în foc, s-a topit precum ceara. Aşa a primit, cu cinste şi cu demnitate, mucenicia Sfânta Pelaghia din Tars.