Οι Άγιοι Σέργιος και Βάκχος διακρίονταν για μεγάλη ανδρεία στα πεδία των μαχών, αλλά και σωφροσύνη στην καθημερινή τους ζωή. Γι’ αυτό και ο αυτοκράτορας τους απένειμε τα αξιώματα του πριμικηρίου της σχολής των Kεντηλίων και του σεκουνδουκηρίου, αντίστοιχα
Όταν έμαθε ότι οι δύο επίλεκτοι στρατιώτες του ήταν χριστιανοί, δεν ήθελε με κανένα τρόπο να το πιστέψει. Για να πεισθεί λοιπόν χειροπιαστά, οργάνωσε τελετές με θυσίες σε ειδωλολατρικό ναό και κάλεσε να παραστούν σ’ αυτές οι Σέργιος και Βάκχος. Οι δύο χριστιανοί στρατιώτες αρνήθηκαν και ομολόγησαν το Χριστό με θαρραλέο φρόνημα. Εξοργισμένος τότε ο αυτοκράτορας, διέταξε και τους αφαίρεσαν τα διάσημα των αξιωμάτων τους. Έπειτα, αφού τους ενέπαιξαν και τους διαπόμπευσαν με διάφορους τρόπους, τους έστειλαν σε ένα σκληρό δούκα της Ανατολής, τον Αντίοχο. Αυτός με πρωτοφανή ωμότητα μαστίγωσε μέχρι θανάτου το Βάκχο. Στο δε Σέργιο, επειδή κάποτε τον είχε ευεργετήσει, πρότεινε, αφού αρνηθεί το Χριστό, να του χαρίσει τη ζωή. Η γενναία απάντηση του Σεργίου ήταν τα λόγια του Απ. Παύλου «Ἐμοὶ τὸ ζῆν Χριστὸς καὶ τὸ ἀποθανεὶν κέρδος» (προς Φιλιππησίους, α’ 21). Σε μένα, είπε ο Σέργιος, ζωή είναι ο Χριστός. Αλλά και το να πεθάνω είναι κέρδος, διότι έτσι θα ενωθώ πλήρως με το Χριστό. Τότε, ο Αντίοχος αμέσως έδωσε διαταγή και τον αποκεφάλισαν.
Το 547 μ.Χ. ο Αυτοκράτορας Ιουστινιανός ανήγειρε στην Κωνσταντινούπολη λαμπρό ναό προς τιμήν των Αγίων Μαρτύρων Σεργίου και Βάκχου, τον επονομαζόμενο «Μικρή Αγία Σοφία», όπου και κατέθεσε τα Ιερά Λείψανά τους.
Στη Δύση πολλές πόλεις διεκδικούν Λείψανα των Μαρτύρων με πρώτη την Βενετία, όπου Λείψανα αποδιδόμενα σ’ αυτούς φυλάσσονται στο Ναό του Αγίου Πέτρου στο Καστέλλο. Τα Λείψανα αυτά έγιναν αντικείμενο αναγνωρίσεως το 1991 μ.Χ.
Στην Παβία, στη Μονή των Βενεδικτίνων του Αγίου Φίλικος, φυλάσσονται Λείψανα των δύο Μαρτύρων, δωρεά του Αυτοκράτορα Όθωνα Β’. Τα Λείψανα αυτά περιλαμβάνονται στα κειμήλια που έφερε μαζί της στη Δύση η σύζυγός του Βυζαντινή Πριγκίπισσα Θεοφανώ και για τον λόγο αυτό δεν υπάρχουν αμφιβολίες σχετικά με την γνησιότητά τους.
Σύμφωνα με μια άλλη παράδοση το 1152 μ.Χ., κατά την διάρκεια των Σταυροφοριών, ο Κόμης Γοφρέδος ο Ανδεγαβός μετέφερε Λείψανα των Μαρτύρων από την Συρία στα εδάφη του.
Λείψανα των δύο Μαρτύρων φυλάσσονται ακόμη και στο Ναό του Αγίου Μαρτίνου στο Heiligenstadt, όπως μαρτυρεί βούλα του Πάπα Παύλου Β’, του έτους 1469 μ.Χ. Τα Λείψανα αυτά κατά τους Βολλανδιστές μετεφέρθηκαν τον 13ο ή 14ο αιώνα μ.Χ. από την Συρία.
Λείψανα των Μαρτύρων φυλάσσονται ακόμη και στη Μονή του Wiessenburg της Βοημίας, απ’ όπου το 1354 μ.Χ. ο Αυτοκράτορας Κάρολος Δ’ δώρισε μέρος τους στον Καθεδρικό Ναό του Αγίου Βίτου Πράγας.
Η Κάρα του Αγίου Βάκχου βρίσκεται στη Μονή Κούρτεα Άρτζες Ρουμανίας. Μέρος των Λειψάνων του Αγίου Βάκχου βρίσκονται στον ρωμαιοκαθολικό Ναό Αγίου Πέτρου Καστέλλο Βενετίας, στη ρωμαιοκαθολική Μονή Αγίου Φίλικος Παβίας, στο ρωμαιοκαθολικό Ναό Αγίου Μαρτίνου στο Heiligenstadt, στη ρωμαιοκαθολική Μονή Wiessenburg της Βοημίας και στο ρωμαιοκαθολικό Καθεδρικό Ναό Αγίου Βίτου Πράγας.
Αποτμήματα του Ιερού Λειψάνου του Αγίου Βάκχου βρίσκονται στη Μονή Βατοπεδίου Αγίου Όρους και στη Λαύρα Αγίου Αλεξάνδρου Νέβσκι Αγίας Πετρουπόλεως. Η Κάρα του Αγίου Σέργιου βρίσκεται στη Μονή Κούρτεα Άρτζες Ρουμανίας. Απότμημα του Ιερού Λειψάνου του Αγίου Σέργιου βρίσκεται στη Λαύρα Αγίου Αλεξάνδρου Νέβσκι Αγίας Πετρουπόλεως.