La ciudad de Calcedonia sirvió como escenario para el martirio de santa Eufemia. En cuanto la doncella se negó a tomar parte en un festival en honor del dios Ares, fue aprehendida por los perseguidores y, puesta a merced de un juez inhumano, llamado Prisco, sufrió crueles torturas hasta perder la vida. Los tormentos a que fue sometida se hallan representados en una serie de frescos pintados en la iglesia dedicada a ella en Calcedonia, tal como los describió san Asterio de Amasea en su panegírico sobre la santa. Ahí se ve que un soldado le sostiene la cabeza en tanto que otro, armado con un mazo, le asesta furiosos golpes en la cara para romperle los labios, los dientes, la nariz y las quijadas, de manera que todo el rostro, la cabellera y las ropas de la santa, aparecen bañados en sangre. Luego de sufrir muchos otros tormentos, la arrojaron a las fieras, que rondaron en torno al cuerpo destrozado sin atreverse a tocarlo, hasta que un oso lo devoró.
Las actas de Santa Eufemia no tienen valor histórico puesto que consisten, sobre todo, en una lista de torturas que ella soportó milagrosamente: «prisión, azotes, la rueda, el fuego, piedras pesadas, fieras, latigazos, garfios y hierros candentes». Como quiera que haya sido, no hay duda de que en Calcedonia hubo una mártir de ese nombre, cuyo culto fue antaño muy popular y extenso en toda la Iglesia. El historiador Evagrio da testimonio de que los emperadores, los patriarcas y gentes de todas las categorías hacían viajes a Calcedonia con la esperanza de participar en las bendiciones y gracias que Dios dispensaba a los hombres por intermedio de Eufemia, y se afirma que en el lugar de su sepultura se realizaron muchos milagros. Ahí se erigió una gran iglesia en honor suyo y, en el año de 451, se reunió en ella el cuarto concilio general que condenó al monofisismo. Una leyenda dice que en aquel concilio los Padres de la Iglesia católica se pusieron de acuerdo con sus oponentes para que cada una de las partes en conflicto escribiese sus puntos de vista en un libro y pedir luego a Dios Todopoderoso que mostrara, por un signo, cuál expresaba la verdad. Se procedió de esta manera, y los dos libros sellados se depositaron en el santuario de Santa Eufemia. Al cabo de tres días de plegarias, se abrió el santuario: el libro de los monofisitas yacía a los pies de la mártir, pero el libro católico se hallaba en su mano derecha. No es necesario decir que aquel Concilio de Calcedonia se abstuvo de recurrir a semejantes métodos para sacar sus conclusiones, pero sí parece que el hecho de que la histórica asamblea se reuniera en la iglesia de Santa Eufemia, contribuyó al extraordinario prestigio del que gozó la bendita mártir. En 1951, aniversario de aquel Concilio, el Papa Pío XII invocó su nombre en la carta encíclica «Sempiternus Christus Rex». En el Oriente se hace referencia a esta mártir como «Eufemia la Renombrada», y se encuentra incluida entre los santos que se nombran en el canon de la misa del rito milanés y en los preparativos que acostumbran hacer los rusos del rito bizantino.
Por muy famosa que haya sido Santa Eufemia, sus actas, de las cuales hemos dado algunos detalles, no tienen valor histórico. Aparte del hecho de su martirio, no sabemos nada más sobre ella, excepto que su culto fue muy antiguo y muy extenso. El papa san Sergio (687-701) reconstruyó en Roma la iglesia dedicada a esta santa que, ya desde entonces, estaba en ruinas. Ver el Acta Sanctorum, sept. vol. V y el Comentario sobre el Martirologium Hieronymianum, pp. 187, 515.