Men en gang da de nektet å gå inn i et Jupiter-tempel sammen med Maximus, ga han dem ordre om å bli med inn, og de lystret. Da han også ga dem ordre om å ofre til Jupiter, nektet de igjen. Dermed var deres skjebne beseglet. Først ble de ydmyket ved å bli utkledd i kvinneklær og ført gjennom gatene i Arabissus, og deretter ble de sendt til Resafa (Rosafa) sør for elva Eufrat i Mesopotamia (Syria). Der ble de pisket så grusomt at Bacchus døde av torturen. En uke senere ble Sergius torturert videre og så halshogd. Dette skjedde rundt 303 (305?).
Hvor Bacchus ble gravlagt, er ikke sikkert, men Sergius ble i alle fall gravlagt i Resafa, som ble omdøpt til Sergiopolis, og det ble et av de største valfartsmålene i øst. Mange kirker var viet til Sergius (noen ganger sammen med Bacchus), og hans kult var svært utbredt og populær. Keiser Justinian bygde kirker til Sergius' ære i Konstantinopel og Acre. På 600-tallet ble kirken Santi Sergio e Bacco bygd i Roma. Nomadene i ørkenen så på Sergius som sin spesielle skytshelgen.
En annen versjon sier at Sergius og Bacchus led martyrdøden sammen med de hellige Marcellus og Apuleius, som har minnedag samme dag. De fire skal ha vært disipler av Simon Magus, den romerske trollmannen som prøvde å konfrontere den hellige Peter og bekjempe kristendommen. Det heter at Peter omvendte de fire. De skal ha lidd martyrdøden kort etter Peter og blir æret som martyrer i Capua.
Se en side med bilder fra Resafa (Sergiopolis).