Η Πελαγία γεννήθηκε στην Ταρσό της Κιλικίας και έζησε κατά την εποχή του αυτοκράτορα Διοκλητιανού.
Μεγάλωσε σε ένα ειδωλολατρικό περιβάλλον, όμως μικρή είδε ένα όραμα για να βαπτιστεί χριστιανή.
Αφού ξύπνησε, ζήτησε την άδεια της μητέρας της και, με τη δικαιολογία ότι θα επισκεφτεί τη γυναίκα που την είχε αναθρέψει και ζούσε σε άλλη πόλη, πήγε στον αρχιεπίσκοπο, ο οποίος τη βάπτισε.
Στη συνέχεια, παρέδωσε τα πολυτελή της ρούχα στην Εκκλησία για να πωληθούν και τα χρήματα να δοθούν στους φτωχούς. Κατόπιν, επισκέφθηκε την τροφό της, η οποία, εξοργισμένη, την έδιωξε.
Ελπίζοντας σε κατανόηση και αγάπη από τη μητέρα της, επέστρεψε σε αυτήν. Όταν όμως η μητέρα της είδε τα ταπεινά ρούχα που φορούσε, αναστατωμένη, έπεσε στα πόδια της και την παρακάλεσε να επιστρέψει στην προηγούμενη πίστη της. Η Πελαγία λυπήθηκε, αλλά δήλωσε ότι η απόφασή της ήταν οριστική.
Όταν ο αυτοκράτορας πληροφορήθηκε ότι ο γιος του, αρραβωνιαστικός της Πελαγίας, αυτοκτόνησε από τη θλίψη του, την κάλεσε οργισμένος και της διέταξε να θυσιάσει στα είδωλα. Εκείνη αρνήθηκε με θάρρος, λέγοντάς του πως γνώρισε τον αληθινό Θεό. Τότε, εξοργισμένος, διέταξε να πυρώσουν ένα χάλκινο βόδι και να την τοποθετήσουν μέσα, όπου βρήκε μαρτυρικό θάνατο.