Η Αγία Αγνή ήταν στα πρώτα χρόνια της εφηβείας της όταν ο Αυτοκράτορας Διοκλητιανός, εξοργισμένος επειδή εκείνη απέρριψε το φλερτ ενός νεαρού αυλικού, διέταξε να την εκθέσουν γυμνή και να τη σύρουν σε ένα πορνείο, καθώς απαγορευόταν να θανατώνονται παρθένες. Από θαύμα όμως, τα μαλλιά της μάκρυναν καλύπτοντας όλο της το σώμα και διαφυλάσσοντας την τιμή της. Ειπώθηκε επίσης πως όποιος προσπάθησε να τη βιάσει τυφλώθηκε. Τότε βασανίστηκε και θανατώθηκε.
Η σημερινή εκκλησία, όπως χτίστηκε από τον Πάπα Ονόριο Α' στα μέσα του 7ου αιώνα, στέκεται πάνω από μια κατακόμβη του 4ου αιώνα, ένα από τα σημαντικότερα ταφικά συγκροτήματα στη Ρώμη. Αυτό αποτελείται από διαδρόμους δέκα χιλιομέτρων, μόνο δύο από τα οποία είναι προσβάσιμα. Εκεί υπάρχει και η κρύπτη όπου ενταφιάστηκε η δεκατριάχρονη μάρτυρας το 304 μ.Χ. Εκεί αρχικά δημιουργήθηκε ένας τόπος συγκεντρώσεων, ίσως για να μαζεύεται η οικογένειά της ώστε να τιμήσει την επέτειο του θανάτου της. Ωστόσο όλο και περισσότεροι άνθρωποι παρευρίσκονταν, οπότε και το σημείο αυτό έγινε μέρος προσκυνήματος.
Το 340, η Κωνσταντία, κόρη του Μεγάλου Κωνσταντίνου, προσευχήθηκε εκεί γιατί μαινόταν επιδημία λέπρας. Μετά από αυτό μεγάλωσε τον υπόγειο χώρο και έχτισε ένα μεγάλο ιδιωτικό Μαυσωλείο, γνωστό ως Μαυσωλείο της Αγίας Κοστάντσα, ενώ πλάι του χτίστηκε η εκκλησία αφιερωμένη στην Αγία Αγνή.
