El gobernador romano tenía la orden de que todo aquel cristiano que no quemase incienso a los dioses, iría derecho a la muerte.
Eulalia convenció al ama de llaves para que le dejara salir. Salieron las dos juntas ante el gobernador. Le reprocharon su crueldad. En seguida mandó martirizar primero a Julia, la empleada, y a continuación a Eulalia.
El juez pagano mandó que la destrozaran golpeándola con varillas de hierro y que sobre sus heridas colocaran antorchas encendidas. La hermosa cabellera de Eulalia se incendió y la jovencita murió quemada y ahogada por el humo.
Dice el poeta Prudencio que al morir la santa, la gente vio una blanquísima paloma que volaba hacia el cielo, y que los verdugos salieron huyendo, llenos de pavor y de remordimiento por haber matado a una criatura inocente. La nieve cubrió el cadáver y el suelo de los alrededores, hasta que varios días después llegaron unos cristianos y le dieron honrosa sepultura al cuerpo de la joven mártir. Allí en el sitio de su sepultura se levantó un templo de honor de Santa Eulalia, y dice el poeta que él mismo vio que a ese templo llegaban muchos peregrinos a orar ante los restos de tan valiente joven y a conseguir por medio de ella muy notables favores de Dios.