Οι άγιοι αυτοί μάρτυρες έζησαν επί Δεκίου (περί το 250) και ανθυπάτου της Ανατολής Βαλεριανού. Ο Κάρπος ήταν υιός ενός ιερέως των ειδώλων. Πίστεψε όμως στον Χριστό, βαπτίστηκε και λίγο αργότερα έγινε επίσκοπος της Εκκλησίας της Περγάμου, την οποία είχε ιδρύσει ο άγιος Ιωάννης ο Θεολόγος. Ο Πάπυλος καταγόταν από τα Θυάτειρα. Κατηχήθηκε και βαπτίστηκε από τον Κάρπο, χειροτονήθηκε διάκονος και εγκαταβίωνε μαζί με τον επίσκοπο και πνευματικό του πατέρα στην Πέργαμο.
Καθώς δεν θέλησαν σύμφωνα με το αυτοκρατορικό διάταγμα να παραδώσουν τα ιερά σκεύη και τα άμφιά τους, συνελήφθηκαν και τους οδήγησαν ενώπιον του Βαλεριανού. Άφοβα ομολόγησαν την πίστη τους. Οργισμένος ο κριτής διέταξε να τους δέσουν πίσω από τα άλογα και τους ανάγκασε να τρέχουν πίσω από το άρμα του από τα Θυάτειρα ως τις Σάρδεις, μία απόσταση εξήντα περίπου χιλιομέτρων. Όταν έφθασαν στις Σάρδεις τους κρέμασαν από ένα ξύλο και με σιδερένιους γάντζους τους έγδαραν ζωντανούς.
Ο Αγαθόδωρος, υπηρέτης του Κάρπου, ο οποίος είχε ακολουθήσει τον κύριό του, έλαβε τότε από άγγελο Κυρίου την πληροφορία ότι είχε έλθει πλέον ο καιρός να ομολογήσει με το αίμα του τον Χριστό. Προχώρησε λοιπόν ενώπιον των δημίων και ομολόγησε με παρρησία την πίστη του. Αμέσως οι δήμιοι τον έπιασαν, τον κρέμασαν και εκείνον από ξύλο μαζί με τους δύο μάρτυρες και τον έδειραν με ραβδιά μέχρι θανάτου.
Κρεμασμένος από ξύλο ο Κάρπος, χαμογελούσε την ώρα που υπέφερε τα πιο φρικτά βασανιστήρια. Έκπληκτος ο ηγεμόνας ρώτησε να μάθει τον λόγο και ο Κάρπος απάντησε: «Είδον εγώ την δόξαν του Κυρίου μου και ευθράνθην!».
Τον Πάπυλο τον έδεσαν σε τέσσερα υψηλά δοκάρια και τον λιθοβόλησαν. Θεία παρεμβάσει όμως εξήλθε σώος από την δοκιμασία αυτή και παρουσιάστηκε πάλι μαζί με τον Κάρπο ενώπιον του ανθυπάτου. Τους έσυραν ύπτιους πάνω σε σιδερένιους τριβόλους, ύστερα τους κτυπούσαν με ραβδιά στην κοιλιά και τέλος τους έριξαν τροφή για τα θηρία στο αμφιθέατρο. Και ω του θαύματος! Ένα λιοντάρι μίλησε με ανθρώπινη λαλιά και έλεγξε τους δημίους των αγίων μαρτύρων για την ωμότητά τους. Οι δήμιοι έκλεισαν τα αυτιά τους για να μην ακούσουν αυτό που και τα άγρια θηρία ομολογούσαν. Κάρφωσαν σιδερένια σανδάλια στα πόδια των αγίων και τους έριξαν σε πυρωμένη κάμινο. Πριν ξεψυχήσει ο Κάρπος εν μέσω τριγμού των φλογών ανέκραξε: «Ευλογητός ει Κύριε Ιησού Χριστέ, Υιέ του Θεού, ότι ηξίωσάς με τον αμαρτωλόν μέτοχον γενέσθαι της κληρονομίας σου!».
Τη στιγμή που παρέδιδε το πνεύμα του στον Κύριο, ακούστηκε μια γυναικεία φωνή: «Κι εγώ» φώναζε, «είδον την τράπεζαν της δόξης και ποθώ ίνα καθίσω συμφαγείν».
Παρά τις μάταιες προσπάθειες των συγγενών της που της υπενθύμιζαν το καθήκον της απέναντι στο νεαρό παιδί της, η Αγαθονίκη υπερέβη την αδυναμία της φύσεώς της και τρέχοντας έπεσε στις φλόγες ανακράζοντας: «Κύριε, προς Σε κατέφυγον, σώσον με». Η ψυχή της ανήλθε στις ουράνιες μονές, για να απολαμβάνει τη θεία δρόσο μαζί με τους συντρόφους της.