Ἡ χρονολογία καὶ τὰ γεγονότα τοῦ μαρτυρίου τῶν Ἁγίων Ἰωάννου καὶ Παύλου δὲν δύνανται νὰ ἐξακριβωθοῦν ἱστορικά. Κατὰ τὴν ἁγιολογικὴ παράδοση, ἀποκεφαλίσθηκαν ἐπὶ τῆς βασιλείας Ἰουλιανοῦ τοῦ Παραβάτου (361 – 363 μ.Χ.). Μὲ ἄλλους Ἁγίους μνημονεύονται στὴν Ἀναφορὰ τῆς Ρωμαϊκῆς καὶ Ἀμβροσιανῆς λειτουργίας.

Ἡ ἐπίσημη ἀναγνώριση τῶν δύο Μαρτύρων ἀρχίζει, ὅπως φαίνεται, στὴ Ρώμη μὲ τὴν ἀφιέρωση στὴ μνήμη τους, περὶ τὰ τέλη τοῦ 6^ου αἰῶνος μ.Χ., ρωμαϊκῆς βασιλικῆς. Ἡ βασιλικὴ αὐτή, ἀνεγερθεῖσα κατὰ τὸν 4^ο αἰώνα μ.Χ., ἐπὶ τῶν ἐρειπίων τριῶν οἰκιῶν τοῦ Καιλίου λόφου, ἔφερε τὸν τίτλο τοῦ Παμμαχίου ἢ πιθανῶς καὶ τοῦ Βυζαντίου.

Κατὰ τὴν ἁγιολογικὴ παράδοση, ὁ Ἰωάννη καὶ ὁ Παῦλος, εὐνοῦχοι τῆς Κωνσταντίας ἢ Κωνσταντίνης καὶ τιτλοῦχοι τῆς αὐτοκρατορίας, ἀκολούθησαν τὸν στρατηγὸ Γαλλικανὸ σὲ πολεμικὴ ἐκστρατεία, κατὰ τὴν ὁποία τὸν ἔπεισαν περὶ τῆς ἀληθείας τῆς Χριστιανικῆς πίστεως. Ἀφοῦ ἐπανῆλθε στὴ Ρώμη νικητής, ὁ Γαλλικανὸς ἀπαρνεῖται τὸν κόσμο τοῦ παλατίου καὶ ἀποσύρεται στὴν Ὠστία. Ἐκεῖ, μετατρέπει τὴν οἰκία φίλου ἀνδρός, ποὺ ὀνομαζόταν Ἰλαρίνος, σὲ πανδοχεῖο καὶ ἀφιερώνεται ἐξ ὁλοκλήρου στὴν ἐξυπηρέτηση τῶν διερχόμενων πτωχῶν καὶ ἀσθενῶν. Ὁ αὐτοκράτορας Ἰουλιανὸς τὸν καλεῖ τότε νὰ θυσιάσει στὰ εἴδωλα, ἀλλ’ ἀρνεῖται καὶ καταφεύγει στὴν Αἴγυπτο, ὅπου συλλαμβάνεται καὶ ὑπόκειται σὲ μαρτυρικὸ θάνατο († 25 Ἰουνίου). Παρόμοιο θάνατο εὑρίσκει καὶ ὁ Ἰλαρίνος στὴν Ὠστία († 7 Αὐγούστου).

Στὴ συνέχεια ὁ Ἰωάννης καὶ ὁ Παῦλος καλοῦνται στὸ παλάτι, ἀλλὰ δὲν ἀποδέχονται τὴν πρόσκληση. Ὁ Ἰουλιανὸς ἀπέστειλε πρὸς αὐτοὺς τὸν Τερεντιανό, γιὰ νὰ τοὺς πείσει νὰ θυσιάσουν, ἀλλὰ καὶ οἱ δύο ἀρνήθηκαν μὲ πνευματικὴ ἀνδρεία. Ἔτσι, ἀποκεφαλίσθηκαν ἀμέσως μετὰ στὴν οἰκία τους, ὅπου καὶ ἐνταφιάσθηκαν.
Ὁ μυστικὸς τάφος τῶν Ἁγίων Μαρτύρων Ἰωάννου καὶ Παύλου εὑρέθηκε κατὰ τὴ βασιλεία τοῦ Ἰοβιανοῦ (363 – 364 μ.Χ.), διαδόχου τοῦ Ἰουλιανοῦ. Τότε ὁ διώκτης τους Τερεντιανὸς ἀσπάζεται τὴ Χριστιανικὴ πίστη καὶ ἀναλαμβάνει νὰ συγγράψει τὸ βίο τους.