Sous le règne de Dioclétien, le préfet de Rome, Anthime, étant tombé gravement malade, confia son fils, Lysimaque, à son frère Sélinos. Trois jours après la mort d'Anthime, l'empereur convoqua le jeune Lysimaque et lui annonça qu'il avait le projet de le nommer préfet de Rome, à condition toutefois qu'il lui fournisse d'abord la preuve de sa fidélité, en se rendant en Orient pour y persécuter les Chrétiens, car la rumeur circulait qu'il avait été gagné à leur cause par sa mère. Lysimaque ne pouvant rien objecter, se mit donc en route avec son oncle, à la tête d'une forte troupe. Parvenus à Palmyre, aux confins de la Syrie et de la Mésopotamie, Sélinos mit à mort de la manière la plus cruelle une grande quantité de Chrétiens, et il acquit ainsi dans tout l'Orient la réputation d'un tyran sanguinaire. Lysimaque, qui effectivement éprouvait une profonde sympathie pour les Chrétiens, s'affligea fort de cette campagne et il recommanda à son neveu, Prime, qui commandait le détachement de soldats, de faire informer les Chrétiens de leur venue, partout où ils se rendraient, de manière à ce qu'ils puissent se cacher.
A Nisibe, se trouvait alors un couvent, où cinquante vierges consacrées menaient les combats de la vertu sous la direction de la sage Bryène. Parmi les disciples de celle-ci, se distinguait notamment Fébronie, sa propre nièce, âgée de vingt ans, qui avait été élevée au Monastère dès l'âge de deux ans et qui était dotée d'une radieuse beauté, relevée par la grâce de ses vertus. Un jour, une jeune fille païienne de haute naissance, Hiéria, se présenta au Monastère et demanda avec insistance à parler à Fébronie. Elle eut le coeur si bouleversé par son entretien avec la jeune moniale qu'elles restèrent toute la nuit à veiller, versant des torrents de larmes. De retour chez elle, Hiéria raconta sa visite au Monastère et exhorta ses parents à accueillir la Bonne Nouvelle.
Peu après, Sélinos se préparant à faire son entrée à Nisibe, tous les Chrétiens, prévenus à l'avance par Prime, allèrent se réfugier dans les grottes et les montagnes. Au Monastère, Bryène engagea ses disciples à affronter courageusement la mort par amour du Christ; mais certaines des vierges, prenant pour argument que même l'Evêque et les Chrétiens les plus influents s'étaient enfuis, demandèrent à aller se cacher. Prenant la parole, Fébronie s'exclama : « Par le Christ, le Dieu vivant, dont je suis devenue l'épouse, pour rien au monde je ne quitterai ce lieu! » Bryène laissa néanmoins chacune agir selon sa conscience, et toutes les moniales ayant cédé devant la faiblesse de la nature, elle resta seule en compagnie de Fébronie et de Thomaïs.
Tremblant pour la jeune Fébronie, à la pensée des outrages que les persécuteurs ne manqueraient pas d'infliger à sa délicate beauté, elle lui rappela la constance admirable que, peu de temps auparavant saintes Libye, Léonis et Eutrope (cf. notice suivante), avaient montrée dans les tourments.
Au matin, Sélinos ordonna de jeter en prison tous les Chrétiens qu'on trouverait et de les soumettre à la torture. Des soldats firent irruption dans le Monastère en fracassant les portes et, ne trouvant que les trois moniales, ils levèrent leurs glaives sur Bryène pour lui faire avouer où se trouvaient ses autres disciples. Mais Fébronie tomba à leurs pieds, les suppliant de la tuer en premier, afin de lui épargner le spectacle de la mort de sa mère en Christ. Sur ces entrefaites, Prime arriva au Monastère, chassa les soldats et, apprenant que les autres religieuses s'étaient enfuies, il conseilla à Bryène et à ses compagnes de faire de même. De retour au prétoire, il rapporta à Lysimaque qu'il avait vu au Monastère une vierge d'une incomparable beauté, et il lui proposa de la choisir comme épouse. Mais Lysimaque rétorqua, qu'ayant reçu de sa mère l'ordre de ne pas maltraiter les Chrétiens, à plus forte raison devait-il se garder d'outrager une vierge consacrée à Dieu et tout faire pour la protéger.
Les soldats ayant fait leur rapport à Sélinos, vantant à leur tour la beauté de Fébronie, celui-ci les envoya s'emparer de la vierge et la lui amener, sans permettre à ses compagnes de l'accompagner; cependant Thomaïs réussit à suivre l'escorte en se revêtant d'habits masculins. Lorsqu'on présenta Fébronie dans l'amphithéâtre, où une foule nombreuse s'était rassemblée, le magistrat, frappé par son charme, laissa de côté ses motifs d'accusation pour lui proposer d'épouser son neveu Lysimaque, avec la promesse de jouir d'une immense gloire à Rome. Mais la Sainte lui répondit d'un ton assuré qu'elle était déjà promise à un Epoux immortel, qui l'attendait dans Son palais, au ciel, et elle lui assura que rien ne la ferait y renoncer. Furieux, Sélinos donna l'ordre de l'exposer, nue, à la risée publique. Ayant vaincu la honte des premiers parents et revêtue de l'Homme nouveau, Fébronie assura au tyran qu'ainsi dévêtue, elle était prête à engager le combat, telle un athlète, contre le diable et ses suppôts. Quatre hommes l'étendirent au-dessus d'un brasier qu'on avait avivé en y jetant de l'huile, pendant que quatre autres la fustigeaient sans pitié, malgré les cris de la foule qui demandait grâce pour la frêle jeune fille. Loin d'obtempérer, Sélinos la fit frapper de plus belle, et les bourreaux la laissèrent à demi-morte. Dès qu'elle fut revenue à elle, la Sainte manifesta son mépris pour les idolâtres, aussi fut-elle livrée derechef aux soldats qui lui lacérèrent les côtes; puis on lui arracha les dents, une à une, et, comme elle restait inébranlable, on lui coupa les seins et on lui brûla la poitrine. Hiéria, qui était présente dans la foule, éleva des cris d'indignation et prit la défense de la Sainte. Elle fut aussitôt arrêtée, mais craignant sa haute dignité et les réactions du peuple, Sélinos ne la livra pas à la torture, et pour montrer combien il méprisait ses protestations, il ordonna de couper les deux mains et un pied de Fébronie. La Sainte offrit ses mains au glaive, mais le bourreau s'y étant repris à trois fois pour lui couper le pied, il lui provoqua une douleur tellement insupportable, qu'elle tendit son autre pied sur le billot, en le priant d'en finir au plus vite. Il s'exécuta et, comme elle restait agonisante devant le magistrat, celui-ci, pressé d'aller dîner, donna ordre de la décapiter.
De retour dans son palais, Sélinos fut alors pris de démence et il périt après s'être frappé la tête contre une colonne. Lysimaque, lui, restait inconsolable à la suite de la mort de la Sainte. Il envoya des soldats pour recueillir les précieux restes et les transférer au Monastère, où Bryène et ses moniales les reçurent avec de grandes lamentations. Puis renonçant à sa fortune et à sa carrière, il se présenta au Monastère, suivi de Prime et d'un grand nombre de soldats. Après avoir reçu le Saint Baptême, ils devinrent moines; et Hiéria, baptisée avec toute sa famille, devint moniale au monastère de Bryène.
Par la suite, quand on célébrait chaque année sa mémoire, Sainte Fébronie apparaissait dans le choeur parmi les soeurs; cependant si quelqu'un s'avisait de la toucher ou de lui adresser la parole, elle devenait aussitôt invisible.
Lorsque l'Evêque du lieu fit ériger une nouvelle église en l'honneur de la Sainte, il demanda à y transférer ses Reliques; mais dès qu'on approcha de sa chasse, un tremblement de terre accompagné de coups de tonnerre repoussa les impudents, manifestant la volonté de Sainte Fébronie de rester dans son Monastère. On ne put lui soustraire qu'une dent qui, une fois déposée dans la nouvelle église, accomplit de nombreux miracles.
