Pomimo trzech ciosów w szyję nie udało się odciąć jej głowy - Cecylia zmarła dopiero po trzech dniach.
Jakub de Voragine w Złotej legendzie opisuje historię nawrócenia męża Cecylii – św. Waleriana. Podczas nocy poślubnej święta wyznała mu, że towarzyszy jej anioł, który strzeże czystości jej ciała. Ujrzenie go przez Waleriana jest możliwe tylko wtedy, jeśli przyjmie on chrzest i „oczyści się”. Waleriana ochrzcił papież Urban I. Po powrocie do Cecylii, Walerian znalazł ją w towarzystwie anioła trzymającego dwa wieńce z róż i lilii. Po wręczeniu wieńców Cecylii i Walerianowi anioł powiedział: „Te wieńce przez zachowanie czystości zachowajcie nietknięte, bom je wam od Boga przyniósł”. Wieńce te miały być niewidoczne dla osób nieczystych.
W 1600 Antonio Bosio wydał Historia passionis b. Caeciliae virginis.
Relikwie thumb|Święta Cecylia, rzeźba autorstwa Stefano Maderno przedstawiająca świętą w pozycji w jakiej znaleziono jej relikwie w 1599 roku. Bazylika św. Cecylii na Zatybrzu, Rzym. Ciało Cecylii odnaleziono w nienaruszonym stanie w 822 roku w katakumbach św. Kaliksta i przeniesiono je do bazyliki św. Cecylii na Zatybrzu, wybudowanej już w IV wieku na miejscu domu świętej.