Valentín, sin embargo, desobedeció esta orden y, en secreto, continuó celebrando matrimonios entre jóvenes parejas, contraviniendo la prohibición. Fue denunciado ante las autoridades romanas y arrestado. Durante su encarcelamiento, se cuenta que Valentín realizó una serie de milagros, el más notable de los cuales fue curar la ceguera de la hija de su carcelero, Asterius. Ante este hecho, se dice que el carcelero, impresionado por la fe y la habilidad de Valentín, y junto con su familia, se convirtió al cristianismo.
A pesar de los intentos del carcelero de salvarlo, el emperador Claudio II mantuvo la condena. Finalmente, Valentín fue ejecutado por decapitación. El lugar de su muerte se encuentra en la Vía Flaminia, cerca de Roma, y la fecha de su ejecución fue establecida como el 14 de febrero, aunque la exactitud histórica de los detalles del evento sigue siendo incierta.
Con el tiempo, la figura de San Valentín fue relacionada con el concepto del amor y el sacrificio. Aunque los detalles precisos de su vida y muerte permanecen en el terreno de la leyenda, la historia de su valentía al desafiar una autoridad imperial en nombre del amor ha perdurado a través de los siglos, y la fecha de su muerte llegó a ser celebrada como el Día de San Valentín, una jornada dedicada al amor y la amistad.