Aux débuts du christianisme alors que toute l'Europe n'est pas encore convertie, l'empereur Claude II le Gothique, n'aimant en rien les chrétiens et voulant interdire le mariage afin que plus d'hommes soient envoyés à la guerre, est informé des consultations de Valentin qui marie les chrétiens. Il ordonne alors l'arrestation de Valentin.
Valentin refuse de se soumettre à la volonté de l'Empereur, et se retrouve mis à la geôle. À cette occasion, il rencontre la fille de son geôlier, une aveugle de naissance nommée Julia. Durant sa captivité, Valentin entretient des relations amicales avec Julia qui, du fait de sa cécité, demande à Valentin de lui décrire le monde. Julia, par amour envers Valentin, lui apporte à manger jusqu'au soir où, selon la tradition, un miracle se produit : certains témoins disent avoir aperçu une vive et forte lumière par la fenêtre de sa cellule, alors que Julia retrouve la vue et déclare : « Maintenant je vois ! Je vois le monde tel que vous me l'avez décrit ! »
L'évènement parvient jusqu'aux oreilles de Claude II le Gothique, qui n'apprécie que peu ce genre d'épisode, et ordonne sur le champ l'exécution de Valentin. Le jour de son exécution, il est roué de coups par les légionnaires romains et décapité sur la voie Flaminia, le 14 février 269.
Toute la famille de Julia se convertit au christianisme pour honorer la mémoire de Valentin. Il est dit que Julia plante, près de la tombe de Valentin, un amandier. L'arbre est depuis ce jour, un symbole de l'amour.
D'après la Légende dorée, Valentin avait réussi à séduire par ses propos l'empereur Claude. Un gouverneur, voyant cela, complota et « le cœur de Claude fut changé ». Valentin fut alors arrêté, et confié à la garde d'un magistrat. Mais le saint rendit la vue à la fille de ce dernier, et convertit toute sa maison. L'empereur le fit alors décapiter[réf. nécessaire].
Le Pape Jules <abbr>Ier</abbr> construisit une église en son honneur sur la via Flaminia, où il avait été inhumé, et où ses reliques furent placées au viie siècle avant d'être transférées à l'église Sainte-Praxède au xiiie siècle. À cause du peu de données disponibles le concernant, d'autres Valentin furent associés à sa fête, le 14 février.
Au xe siècle, une tête de saint Valentin est transférée d'Italie à l'abbaye Saint-Michel-de-Cuxa (Pyrénées-Orientales). Placée dans un buste-reliquaire au xve siècle ( Classé MH)1, elle est déplacée à la Révolution française à l'église Saint-Pierre de Prades où elle figure toujours2.
Saint Valentin devient également très populaire en Allemagne pour une autre raison qui ressemble à un malentendu : Les pèlerins allemands, arrivant à Rome par la voie Flaminia, prennent l'habitude de faire une halte dans l'église Saint-Valentin. La ressemblance sonore du nom de Valentin et du verbe allemand fallen (tomber) donne au saint la réputation de guérir les blessures de ceux qui avaient fait une mauvaise chute.
Des reliques de saint Valentin sont transférées en 1868 dans la collégiale Saint-Jean-Baptiste de Roquemaure. C'est Maximilien Richard, propriétaire du domaine viticole du Château de Clary qui les ramène de Rome dans l'espoir d'utiliser les valeurs protectrices des saintes reliques afin de guérir ses terres viticoles de l'épidémie de phylloxéra qui anéantit alors le vignoble de la région. Les reliques sont depuis ressorties tous les deux ans à Roquemaure pour fêter le saint patron des amoureux.