Aos 16 anos, Dionísia já tinha uma cabeça madura e o coração tomado pela profunda fé em Cristo. Acompanhou os irmãos Paulo e André na prisão, onde também conheceu a história de Nicômaco. Este, estando preso, negou sua fé para poder ser liberto. Ao sair da prisão, arrependeu-se, mas morreu repentinamente. Dionísia então afirmou: “Infeliz, se tivesse continuado firme mais alguns minutos não teria perdido a vida eterna”.

No tribunal, ela declarou-se cristã. Foi entregue aos soldados para que fosse humilhada publicamente. Confiando em Deus, a jovem manteve serenidade durante todo o processo. Ao ver Paulo e André sofrerem o martírio na arena da morte, Dionísia lançou-se na direção dos irmãos, desejando também sofrer a morte em nome de Cristo. Irritados, os soldados lhe cortaram a cabeça. Ela morreu martirizada no dia 15 de maio de 250.