Μια νύχτα η Ειρήνη είδε το εξής όραμα: μπήκε στον πύργο ένα περιστέρι κρατώντας με το ράμφος του κλαδί ελιάς, το οποίο και άφησε επάνω στο τραπέζι. Επίσης, μπήκε και ένας αετός μεταφέροντας στεφάνι από άνθη, το οποίο τοποθέτησε και αυτός επάνω στο τραπέζι. Έπειτα μπήκε από άλλο παράθυρο ένας κόρακας, ο οποίος έβαλε επάνω στο τραπέζι ένα φίδι. Το πρωί που ξύπνησε απορούσε και σκεπτόταν τι άραγε να σημαίνουν αυτά που είδε. Τα διηγήθηκε λοιπόν στον γέροντα Απελλιανό και εκείνος τα ερμήνευσε ως προάγγελμα των στεφάνων της δόξας και του μαρτυρικού τέλους αυτής μετά τη βάπτισή της.

Στο Χριστιανισμό ελκύσθηκε από κάποια κρυπτοχριστιανή νέα, η οποία, λόγω της τιμιότητας και των αρετών της, έχαιρε μεγάλης εκτιμήσεως από τους γονείς της Πηνελόπης και είχε τοποθετηθεί από αυτούς ως θεραπαίνιδα της θυγατέρας τους. Ένας ιερεύς, ονόματι Τιμόθεος, βάπτισε κρυφά τη νεαρή ηγεμονίδα και τη μετονόμασε Ειρήνη.

Το γεγονός δεν άργησε να πληροφορηθεί ο πατέρας της Λικίνιος, όταν μάλιστα η Αγία Ειρήνη συνέτριψε τα είδωλα της πατρικής της οικίας ομολογώντας με αυτό τον τρόπο την πίστη της στον Χριστό. Για τον λόγο αυτό διέταξε να τη δέσουν στα πόδια ενός άγριου αλόγου, να τη σκοτώσει με κλοτσιές. Αλλά από θαύμα το άλογο στράφηκε εναντίον του και σκότωσε αυτόν. Τότε επικράτησε μεγάλη σύγχυση μεταξύ των εκεί παρεβρισκομένων ανθρώπων. Αλλά η Ειρήνη τους καθησύχασε με τα λόγια του Χριστού: «Παντα δυνατα τω πιστευοντι» (Μαρκ. θ΄ 23). Δηλαδή όλα είναι δυνατά σ' εκείνον που πιστεύει. Και πράγματι, με θαυμαστή πίστη προσευχήθηκε και ο πατέρας της σηκώθηκε ζωντανός. Τότε, οικογενειακώς όλοι βαπτίστηκαν χριστιανοί. Στη συνέχεια έπαθε πολλά από τους Πέρσες και τους βασιλείς αυτών Σεδεκία και Σαπώριο Α'.

Έπειτα η Αγία Ειρήνη πήγε στην Καλλίπολη του Ελλησπόντου, όπου βασίλευε ο Νουμεριανός. Εκεί παρουσιάσθηκε σε αυτόν και ομολόγησε με παρρησία την πίστη της στον Χριστό. Οι ειδωλολάτρες την έκλεισαν διαδοχικά σε τρία πυρακτωμένα χάλκινα βόδια. Το τρίτο όμως βόδι, τη στιγμή που βρισκόταν εντός του η Μεγαλομάρτυς, όλως παραδόξως κινήθηκε, ενώ ήταν άψυχο ανθρώπινο κατασκεύασμα. Στη συνέχεια αυτό σχίσθηκε και βγήκε από μέσα του η Αγία εντελώς αβλαβής από την κόλαση της πυράς. Το γεγονός αυτό είχε ως αποτέλεσμα να προσέλθουν στην πίστη του Χριστού χιλιάδες ψυχές. Στην πόλη Μεσημβρία της Θράκης η Αγία Ειρήνη θανατώθηκε, αλλά με τη δύναμη του Θεού αναστήθηκε και είλκυσε στην πίστη το διοικητή και ολόκληρο το λαό. Τέλος, η Αγία κατέφυγε μαζί με το δάσκαλό της Απελλιανό στην Έφεσο της Μικράς Ασίας, όπου διέμεινε επιτελώντας πολλά θαύματα και τιμώμενη ως αληθινή ισαπόστολος. Εκεί ανέπτυξε μεγάλη δράση μέχρι την ημέρα της κοιμήσεως αυτής, το 315 μ.Χ.

Στο Συναξάρι της αναφέρεται ότι στην Έφεσο η Αγία βρήκε μία λάρνακα, στην οποία δεν είχε ως τότε ενταφιασθεί κανένας, μπήκε μέσα σε αυτήν και κοιμήθηκε με ειρήνη. Πριν δε από την κοίμησή της η Αγία Ειρήνη είχε δώσει εντολή να μην μετακινήσει κανένας την ταφόπετρα, με την οποία θα σκέπαζε τη λάρνακα ο δάσκαλός της Απελλιανός, προτού περάσουν τέσσερις ημέρες. Μετά όμως από δύο ημέρες επισκέφθηκαν τον τάφο ο Απελλιανός και οι άλλοι, οι οποίοι είδαν ότι η ταφόπετρα ήταν σηκωμένη και η λάρνακα κενή.

Κατά τα δυτικά Μαρτυρολόγια η Αγία Ειρήνη μαρτύρησε στη Θεσσαλονίκη, αφού ρίχθηκε στην πυρά ενώ κατά το Μηνολόγιον του αυτοκράτορα Βασιλείου Β', η Αγία Ειρήνη τελειώθηκε μαρτυρικά δι' αποκεφαλισμού.
Η Ορθόδοξη Εκκλησία ανακήρυξε την Ειρήνη Αγία και μεγαλομάρτυρα και όρισε να τιμάται η μνήμη της στις 5 Μαΐου κατ΄ έτος.