La Santa fue sometida a muchos tormentos y finalmente decapitada en Roma, bajo el emperador Alejandro.

Según algunos existía en Roma una capilla consagrada a Santa Martina, a la que los peregrinos acudían con gran devoción, en el siglo VII.

Sus reliquias fueron descubiertas en una bóveda en ruinas de su antigua iglesia y que, en 1634, fueron trasladadas a la nueva iglesia que el Papa Urbano VIII había construido en su honor.

Asimismo, compuso los himnos de Santa Martina para el breviario, y se dice que la ciudad de Roma la considera como una de sus patronas particulares. Los documentos más antiguos dicen que fue martirizada en Roma.