Mientras tanto, nuestra santa, aunque cambiando de refugio constantemente, se dedicaba a la oración, al ayuno, a la lectura de libros piadosos y a la penitencia. Como Lucrecia le tenía un gran cariño a su hermana Anilona, decidió un día hacerle una visita tanto a ella como a San Eulogio a fin de pasar una noche con su hermana y con la intención de que antes de que amaneciera, volver a su escondite. Pero a causa de un retraso de la persona que debía acompañarla a la casa en la que estaba escondida, San Eulogio decidió que no saliera a la calle a plena luz del día y que se quedara en su casa.

​

Fue entonces cuando un musulmán, mandado por los padres de Lucrecia a espiar a San Eulogio, pues creían que el santo estaba al corriente de donde se encontraba su hija, denunció ante el juez que Lucrecia estaba en la casa de San Eulogio. El juez envió a unos soldados para que la buscaran y, en efecto, la encontraron en la casa. Los soldados condujeron a Eulogio y a Lucrecia ante el juez y los encerraron. San Eulogio fue condenado y ajusticiado en el acto, mientras que el juez, con todos los medios a su alcance, intentó convencer a Lucrecia para que renegase de su fe en Cristo y volviese a la fe mahometana. Pasados cinco días y viendo que sus promesas y amenazas caían en saco roto, la condenó a morir decapitada. Era el 15 de marzo del año 859.

El cuerpo de la mártir fue arrojado al río Guadalquivir, pero milagrosamente quedó a flote y pudo ser recuperado por unos cristianos que le dieron sepultura en la iglesia cordobesa de San Ginés. En dicha iglesia permaneció hasta el año 883, cuando un sacerdote toledano llamado Dulcidio, legado del rey Alfonso III el Grande, pudo recuperar los cuerpos de Eulogio y Lucrecia y llevarlos a Oviedo. Eso fue consentido por los musulmanes, pues el rey Alfonso III y el emir de Córdoba habían pactado una tregua en la lucha entre ambos.

​

Aunque los cristianos cordobeses entregaron con dolor los cuerpos de ambos mártires, lo hicieron ya que sabían que en Oviedo, que era zona cristiana, las reliquias de los santos no corrían el peligro que corrían en Córdoba. En Oviedo, los cuerpos de los Santos Eulogio y Lucrecia fueron recibidos con todos los honores, tanto por el rey como por el obispo Hermenegildo y, puestos en una urna de ciprés, fueron depositados el día 9 de enero del año 884 en el altar de la cripta de Santa Leocadia. Este traslado pasó al misal mozárabe y en Oviedo comenzó a celebrarse en este día. Junto con las reliquias de los mártires se trasladó también el Elogio de los mártires de Córdoba, escrito por San Eulogio, que fue impreso por primera vez en el siglo XVI por Ambrosio de Morales.