Kui Cecilia üldse olemas oli, siis elas ta ilmselt kristlaste tagakiusaja keiser Aleksander Severuse ajal 3. sajandi alguses. Enne 5. sajandit ei teatud temast midagi, kuid siis muutus ta legend äkki üheks populaarsemaks märtrilooks.

Legendi järgi sündis Cecilia Rooma kristlasest ülikuperes ja otsustas juba varases nooruses end Jumalale pühendada. Vastu ta tahtmist pandi Cecilia kellelegi Valerianusele mehele, kuid pulmaööl teatas ta oma otsusest ning nõudis selle respekteerimist. Valerianusest ja tema vennast Tibertiusest said selle peale samuti kristlased ja nad pühendusid heategevusele. Kristlastest märtrite matmiselt tabatuna viidi nad kohtu ette ja kui nad keeldusid toimetamast nõutud paganlikke riitusi, hukati nad koos nende mõju alla sattunud sõduri Maximusega. Cecilia tabati nüüd mehe ja teiste hukatute surnukehasid matmas ning toodi omakorda prefekt Almachiuse ette. Almachius ei suutnud neiut väitluses võita ning andis käsu ta saunas lämmatada.

Suits ja ving aga ei teinud Ceciliale midagi. Järgnes käsk Cecilia pea maha lüüa, kuid sõdur, kes seda pidi tegema, ei tulnud kolme korragagi toime. Cecilia kannatas kolm päeva, lauldes seejuures koguaeg kiidulaule Issandale.Cecilia surma järel sai tema majast kirik, ilmselt Sta Cecilia Rooma Trastevere linnaosas.

Tema kultus muusikute ja muusika patroonina pärineb 16.sajandist. Kui Roomas 1584. aastal asutati muusikaakadeemia, kuulutati Cecilia selle patrooniks.