Flávia era sobrinha de Flávio Clemente, que era então um dos cônsules de Roma. Nesta época, os cristãos que não adoravam os deuses romanos eram considerados ateus. O imperador Domiciano emplacou uma séria perseguição aos cristãos.
Flávia Domitila teria sido convertida ao cristianismo por dois eunucos. Enquanto ela se preparava para o casamento com o filho de um cônsul, Nereu e Aquiles lhe falaram sobre Cristo e a beleza da virgindade. Ela teria abandonado o casamento e se convertido imediatamente.
Juntamente com numerosas pessoas, Flávia foi deportada para a ilha de Ponza, por ter confessado a Cristo. No atas do martírio da nobre dama romana, vemos a força penetrante do Evangelho na sociedade romana, conquistando adeptos até mesmo entre a família imperial.
Sua morte aconteceu de forma lenta, cruel e dolorosa, numa ilha abandonada, sem as menores condições de sobrevivência, conforme escreveu sobre ela São Jerônimo.
