A los comienzos de la persecución de Diocleciano, muchos cristianos entregaron a los perseguidores los libros sagrados para que los quemasen. Algunos trataron de disculpar su proceder o disminuir su culpabilidad, como si las circunstancias pudiesen justificar la cooperación en una acción impía o sacrílega. Félix, obispo de Africa proconsular, lejos de seguir el mal ejemplo de tantos otros cristianos, se sintió más bien espoleado a adoptar una conducta vigorosa y vigilante. El magistrado de Tibiuca, Magniliano, le ordenó que entregase todos los libros y escritos sagrados para quemarlos. El mártir replicó que estaba obligado a obedecer a Dios antes que a los hombres, y entonces Magniliano le envió al procónsul de Cartago.
Según cuenta el relato del martirio, el procónsul, enfurecido por la valiente confesión del santo, le cargó de cadenas y le encerró en una horrible mazmorra. Nueve días después, le envió en un navío a Italia para que le juzgase Maximino. La travesía duró cuatro días; el obispo fue encerrado en la cala del barco con los caballos y no probó alimento ni bebida. Los cristianos de Agrigento, de Sicilia y de todas las ciudades por donde pasó el santo, le acogieron jubilosamente. En Venosa de la Apulia, el prefecto mandó quitarle los grillos y le preguntó si realmente poseía libros sagrados y por qué razón se rehusaba a entregarlos. Félix replicó que no podía negar que poseyese libros sagrados, pero que jamás los entregaría. Sin más averiguaciones, el prefecto le mandó decapitar. En el sitio de la ejecución san Félix dio gracias a Dios por su bondad y, en seguida, tendió la cabeza al verdugo rara ofrecerse en sacrificio a Aquél que vive por los siglos de los siglos. Tenía entonces cincuenta y seis años. Fue una de las primeras víctimas de la persecución de Diocleciano.
La leyenda de la deportación de San Félix a Italia y su martirio en ese país es una invención del hagiógrafo, quien quería hacer de él un santo italiano. Pero está fuera de duda que san Félix fue martirizado por el procónsul de Cartago. Sus reliquias fueron más tarde trasladadas a la famosa «basílica Fausti» de dicha ciudad.
El P. Delehaye publicó un notable estudio sobre el relato del martirio de San Félix, en Analecta Bollandiana, vol. XXIX (1921), pp. 241-276. Publicó los textos más representativos de los dos principales grupos e hizo una reconstrucción admirable del documento primitivo en el que se basan fundamentalmente las dos familias de textos.