Teodor, jako chrześcijanin, stanowczo odmówił. Trybun rzymski dał mu czas do namysłu. Teodor wykorzystał tę okazję i dla podkreślenia, że potępia bałwochwalstwo, podpalił słynną świątynię "matki bogów" Cybeli w Amazei. Został za to natychmiast aresztowany i jako świętokradca poddany najbardziej wyszukanym mękom. Dręczono go głodem, rozciągano na koźle, wreszcie spalono go żywcem w 306 r.
Na miejscu męczeństwa Teodora w latach 491-518 cesarz Anastazy wystawił wspaniałą bazylikę, która rychło stała się celem licznych pielgrzymek z Małej Azji. Równie piękną świątynię wystawiono mu w Konstantynopolu, potem także w Licji, Izarii, Galacji, Lidii, Edessie, Nisibis, Damaszku, Aleksandrii i na Krecie. Jego kult znany był także na Zachodzie - w Rzymie, w Palermo, Messynie i Vercelli. Ku jego czci wygłaszali mowy pochwalne św. Grzegorz z Nyssy i Chryzyp z Jerozolimy. Osobę Teodora otoczyły także piękne legendy.
Obecnie relikwie św. Teodora znajdują się w katedrze w Brindisi (we włoskiej Apulii). Przeniesiono je tam z Amazei w VIII w. w czasie prześladowań w cesarstwie wschodnio-rzymskim. Cząstka relikwii znajduje się w Polsce. 9 listopada 1663 r. została uroczyście wprowadzona do kościoła p.w. św. Teodora męczennika w Kociszewie (archidiecezja łódzka).
