Святая Агафия жила в III веке и родилась в семье знатных христиан из Панормы (Палермо) или Катаны (Канатья) на острове Сицилия. О детстве святой ничего неизвестно, но очевидно, что родители воспитали дочь в вере Христовой.
В эпоху преследования Церкви императором Декием (249-251) градоначальник Катаны по имени Квинтиан, узнав о красоте и большом состоянии Агафии, отправил за ней солдат, чтобы доставить на суд как христианку. Ее отвели в дом одной знатной женщины. Ее пять дочек пытались искусить праведницу предметами роскошной и сладкой жизни, и уговаривали совершить приношение римским божествам. Но дева не приняла все эти прельщения и молилась Богу дать ей силы перенести грядущие испытания. К тому же Квинтиан, очарованный красотой Агафии, предлагал жениться на ней, но также получил отказ.
Во время допроса святую, не поддавшуюся уговорам, подвергли жестоким пыткам – ее тело рвали железными когтями и наносили иные увечья. В тюрьме исповеднице явился апостол Петр, исцеливший ее тело от ран.
Наутро мучители изумились тем, что тело святой оказалось неповрежденным. Тогда мучения были продолжены и пятнадцатилетнюю деву приговорили к сожжению на костре. В это время в Катане прошло землетрясение, поглотившее близких друзей Квинтиана. Напуганные катанцы пришли к градоначальнику и потребовали прекращения пыток христианки. Под страхом восстания народных масс, Агафию отвели в темницу, где она умерла, вознося хвалебные молитвы Господу.
Предание рассказывает, что наказание настигло и Квинтиана. Когда он со слугами отправился заполучить имение Агафии, на переправе конь накинулся на вельможу, сильно обезобразив его лицо. Градоначальник упал с моста, а его тело так и не нашли.
Спустя год после смерти, мученица Агафия спасла жителей города, явив им свое покровительство. После извержения Этны люди молились святой, и лава остановилась, не нанеся вреда ни городу, ни людям.
После этого слава об Агафии распространилась по всем южным землям Италии. Святая также считается покровительницей Мальты, после того, как по ее молитвам в 1551 году было предотвращено завоевание острова турками.
В конце VI века в Палермо основали обитель во имя святой, куда передали часть ее честных останков. Еще одна часть оказалась в храме на средиземноморском острове Капри, близ Неаполя. В конце X – начале XI века мощи перенесли в константинопольский храм святой Агафии. Уже в начале XIII столетия мощи вернули в Катанию, а рука оказалась в Палермо. Небольшие части ныне также находятся в монастыре немецкого города Камп-Линтфорт, в Николаевском русском монастыре во флоридском городе Форт-Майерс и Иверско-Серафимовском монастыре города Алма-Аты.
Память мученицы Агафии Палермской совершается 18 февраля.