Del martirio di Sant'Apollonia ci parla lo storico Eusebio di Cesarea (265-340) il quale, nella sua Historia Ecclesiastica, ci riporta un brano di una lettera del vescovo San Dionigi di Alessandria (morto nel 264) indirizzata a Fabio di Antiochia; nella lettera vengono narrati alcuni episodi dei quali San Dionigi era stato testimone.

Verso la fine dell’impero di Marco Giulio Filippo (meglio noto come Filippo l’Arabo - 243-249), benché vi fosse un periodo di tregua nelle persecuzioni dei Cristiani, ad Alessandria d'Egitto scoppiò una sommossa popolare contro i Cristiani, aizzata da un indovino pagano.

Molti Cristiani furono massacrati e le loro case saccheggiate e devastate. Fra le persone perseguitate fu anche un'anziana donna, Apollonia, della quale il vescovo Dionigi sottolinea la vita esemplare e l'opera di apostolato, ciò che aveva evidentemente scatenato l'ira dei pagani ed una loro particolare crudeltà.

Apollonia fu presa e fu percossa crudelmente fino a farle saltare i denti oppure, come sostiene la tradizione, i denti le furono strappati con delle tenaglie.

Fu poi trascinata presso un gran fuoco e fu minacciata di esservi gettata ancora viva se non avesse pronunciato parole sacrileghe contro Dio. Lei, temendo forse che altri supplizi avrebbero potuto indebolire la sua volontà, sfuggì ai suoi aguzzini e si gettò essa stessa nel fuoco.

Era la fine dell'anno 248 o forse l'inizio del 249.

Il gesto di Apollonia di gettarsi nel fuoco, pur di non commettere un peccato grave come la bestemmia, suscitò fra i cristiani ed i pagani di allora, una grande ammirazione e nei secoli successivi fu oggetto di considerazione.

Eusebio e Dionigi non accennano a nessun rimprovero per il suo gesto considerato un suicidio; quella sarebbe stata comunque la sua fine se non avesse abiurato la Fede.

Anche Sant'Agostino nella sua De civitate Dei, si pone delle domande sul problema se è lecito darsi volontariamente la morte per non rinnegare la fede, purtuttavia non assume una decisa posizione sull’argomento; del resto esistono altri casi simili anche se non molto numerosi.

Il culto per la martire di Alessandria si diffuse sin dal primo Medioevo, prima in Oriente e poi da noi, considerandola protettrice dei denti contro le relative malattie (e poi dei dentisti e odontotecnici); da subito la festa fu celebrata il 9 febbraio. Sorsero anche chiese a lei dedicate e si "moltiplicarono" i suoi denti, venerati come reliquie; il fatto è che questi erano così numerosi che papa Pio VI (1775-1799), molto attento a questo genere di cose, li fece raccogliere e gettare nel Tevere. Malgrado ciò ve ne sono ancora molti (forse "troppi") oggetto di venerazione.