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 por entonces cuando Marcelo, un sacerdote, recibió un aviso del cielo como dice su "passio" y consiguió escapar de la muerte y refugiarse en Chalon-sur-Saône. Ahí recibió hospedaje por parte de un pagano y, 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 al norte y en el camino se encontró con la comitiva del gobernador Prisco, quien le invitó a un banquete en su casa. Marcelo aceptó en 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 ordenó 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 Saône, 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. Alban Butler menciona, junto con San Marcelo, al mártir San Valeriano, a quien se nombra el 15 de septiembre en el Martirologio Romano. Se dice que Valeriano huyó de la prisión al mismo tiempo que Marcelo y que fue decapitado por causa de la fe en Tournus, cerca de Autum.

   Es dificil definir hasta dónde se puede tener confianza a las dos series de actas (impresas en el 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, el nombre de Valeriano está vinculado al de Marcelo y, una inscripción en la iglesia de Bagnols (Gard) reune dos porciones de reliquias de los dos santos. Es indudable que su culto es muy antiguo, y San Gregorio de Tours lo atestigua en forma indirecta. Dom Quentin, en sus Martyrologes Historiques, pp. 179-180, nos da una interesante ilustrasión sobre cómo se originó el extenso elogio a Marcelo en el Martirologio Romano.