La matanza de los mártires de Lyon, con el obispo san Potino a la cabeza, tuvo lugar durante la persecución de Marco Aurelio, en el año 177. Fue entonces cuando Marcelo, un sacerdote, recibió un aviso del cielo, como dice su «passio», y consiguió escapar a la muerte y refugiarse en Châlons-sur-Saone. Allí recibió hospedaje por parte de un pagano, pero, en cuanto Marcelo vio que su benefactor quemaba incienso ante las imágenes de Marte, Mercurio y Minerva, se propuso demostrarle su error y, tras una serie de pláticas, le convirtió al cristianismo.

Cierto día, Marcelo emprendió un viaje hacia el norte y en el camino se encontró con la comitiva del gobernador Prisco, quien le invitó a un banquete en su casa. Marcelo aceptó el convite y se trasladó a la casa del gobernador; pero al caer en la cuenta de que Prisco y sus invitados se disponían a realizar algunos ritos religiosos paganos, se disculpó de tomar parte en la celebración, porque él era cristiano. Semejante declaración causó estupor entre los presentes que, indignados, se precipitaron sobre el sacerdote para matarle ahí mismo, mediante el feroz procedimiento de atarle a dos troncos de árboles jóvenes doblados y mantenidos en tensión para que, al soltarlos, desmembraran al mártir. El gobernador ordenó a Marcelo que hiciese un acto de adoración ante una estatua de Saturno y como el sacerdote se negó rotundamente, Prisco mandó que le mataran sin recurrir al procedimiento de los arbolillos jóvenes, porque era demasiado rápido. En consecuencia, se llevaron a Marcelo a las orillas del río Saóne, lo enterraron hasta el pecho en la tierra apretada y ahí le dejaron, inmovilizado y abandonado a su suerte. A los tres días, murió de hambre y sed.

Es difícil definir hasta dónde se puede tener confianza a las dos series de actas (impresas en Acta Sanctorum, sep., vol. II) que relatan el martirio de san Marcelo. En el siglo dieciocho, los bolandistas se inclinaban a defender esas actas de las críticas lanzadas por Tillemont. En la segunda serie, vinculado al de Marcelo se encuentra el nombre de san valeriano, mártir también, que el Martirologio inscribe el 15 de septiembre; y una inscripción en la iglesia de Bagnols (Gard) reúne dos porciones de reliquias de los dos santos. Es indudable que el culto de san Marcelo es muy antiguo, y san Gregorio de Tours lo atestigua en forma indirecta. Sin embargo, la cuestión de la fecha no es tan cierta como lo es la antigüedad del culto, y aunque la Passio lo ubica en la época de lso mártires de Lyon, parece que podría ser en el siglo siguiente, o aun el IV.