На площади, где снова собралась толпа, Поликарпа встретил сам проконсул. Он упомянул о почтенной старости епископа и напомнил, что ему очень легко избежать ненужных пыток: для этого надо только поклясться фортуной цезаря и сказать «смерть безбожникам». Старец, обведя взглядом собравшихся зрителей, поднял руку и мрачно произнес: «Смерть безбожникам». «Похули Христа», – продолжал проконсул. Поликарп возразил, что он всю жизнь служил Христу, Который ничего дурного ему не сделал, и ему не за что Его хулить. Не стоит притворяться, продолжал епископ, будто вы не знаете, кто я такой, потому что я сам открыто объявляю себя христианином; если же проконсул хочет побольше узнать о его учении, то пусть назначит удобное для этого время. Стаций, не то серьезно, не то в насмешку, предложил ему убедить в своей истине народ; Поликарп возразил, что он беседует с ним, уважая в нем начальство, а защищаться перед толпой не считает нужным. На угрозы бросить его зверям и в огонь, если не изменит своих мыслей, Поликарп ответил, что мысли надо менять с дурных на хорошие, а не наоборот, и посоветовал ему больше не медлить и поскорее делать то, что он намерен.
После этого проконсул трижды объявил на площади, что Поликарп признал себя христианином. Возбужденные зрители потребовали, чтобы на Поликарпа выпустили льва, но верховный жрец Филипп, заведовавший играми, объяснил, что сделать этого нельзя, поскольку звериные бои уже закончились. Тогда трибуны начали кричать, что его надо сжечь живьем. Из соседних мастерских и бань быстро натаскали дров. Поликарпа заставили раздеться и снять с себя обувь (агиограф замечает, что раньше он этого никогда не делал, потому что верные ученики торопились сами его разуть, чтобы прикоснуться к его святому телу). Его хотели пригвоздить к столбу, но Поликарп заметил, что Господь, дающий силы вынести огонь, поможет ему стоять спокойно и без гвоздей; поэтому его только привязали, сложив руки за спиной. Приставленные к костру люди запалили дрова, огонь запылал; Поликарп стал молиться, и пламя образовало вокруг нечто вроде купола, похожего на надутый парус, а сам он стоял внутри с телом, незатронутым огнем, но раскалившимся наподобие метала в горне. Позвали конфектора – специального служителя, добивавшего после боя раненных людей или зверей, – который заколол его кинжалом; крови хлынуло так много, что она залила весь огонь.
Ученики хотели взять частицу его тела, но Никита, отец Ирода, обратился к проконсулу с ходатайством не отдавать покойного, потому что христиане, оставив Иисуса, могут начать почитать вместо Него Поликарпа. Центурион сжег тело посреди площади, и ученикам достались только кости, которые они бережно собрали и «положили куда следовало». В письме христиан, засвидетельствовавших мученичество Поликарпа, сказано, что он пострадал в месяц ксанфик, во вторую декаду, за семь дней до мартовских календ, в великую субботу, в восьмой час, при архиерее Филиппе Тралльском и проконсуле Стации Квадрате (то есть