Через десять дней их привели на форум Траяна, куда пришёл и диакон Маркелл. Христиан допросили поодиночке, а затем бросили в Мамертинскую тюрьму. Через три дня арестованных предали мучениям: с них сняли одежду и стали избивать палками на глазах у Неона и Марии; Паулина умерла от ударов. 20 октября Евсевия и Маркелла обезглавили недалеко от амфитеатра. Через семь дней Ипполит и Адрий с детьми были доставлены к Секундиану и Прову, помощникам Валериана, которые тщетно пытались заставить их отдать имущество и принести жертвы богам, обещая за это даровать им жизнь. Секундиан приказал бичевать Неона и Марию, а затем отрубить им головы (27 октября). Папа Стефан похоронил их тела на Аппиевой дороге рядом с захоронениями Паулины, Евсевия и Маркелла. По приказу Валериана Ипполита и Адрия подвергли новым мучениям: их рёбра опаляли факелами, мучеников били по щекам свинцовыми битами, затем привели на Антониев мост и истязали до тех пор, пока святые не испустили дух. Ночью (9 ноября) диакон Ипполит похоронил останки умерших на Аппиевой дороге. Через девять месяцев из Греции в Рим пришли родственницы святых Мартана и её дочь Валерия. Узнав о мученической кончине родных, они просили папу Стефана указать им, где находятся их могилы, и прожили там 13 лет. Мартана и Валерия мирно скончались и были похоронены 10 декабря. Большинство исследователей считают сведения, содержащиеся в тексте Мученичества, недостоверными из-за наличия в нём анахронизмов и «общих мест», характерных для легендарных сказаний о святых. Дж. Б. Де Росси предположил, что под именами консулов Валериана и Луциллия имеются в виду императоры Валериан (253–260 гг.) и Галлиен (253–268 гг.), поскольку годы их консульства (255 и 257) соответствуют понтификату священномученика Стефана I, папы Римского, и правлению префекта Рима Максима (255–256 гг.); имя императора Деция было ошибочно внесено в текст. Исследователи полагают, что «греческими» святые были названы на основании эпиграммы Римского епископа (папы) Дамаса I (366–384 гг.), найденной в катакомбах Каллиста на Аппиевой дороге, в к-рой говорится, что мучеников «отправила Греция». Дж. Б. Де Росси обнаружил две надгробные надписи VI в., составленные в стихах папой Симмахом (498–514 гг.), посвящённые, по мнению исследователя, этим же мученикам: первая надпись представляет собой Похвальное слово некой Марии «с братом Неоном», возможно, римского происхождения, которые уже были христианами и пострадали за Христа; вторая надпись – Похвальное слово Ипполиту, Адрию и Паулине, приехавшим из Греции и принявшим христианскую веру в Риме, за что они и претерпели здесь мученическую кончину. В VIII–IX вв. мощи Ипполита, Адрия, Неона, Марии и Паулины были перенесены в церковь Сант-Агата деи Готи; в 1932 г. они были обнаружены в главном алтаре этой церкви. Несмотря на то что святые скончались в разные дни (20 и 27 октября, 9 и 19 ноября, 10 декабря), кардинал Цезарь Бароний обозначил день их совместной памяти в Римском Мартирологе (1589 г.) под 2 декабря.