Apprenant cela, une femme nommée Mélanthia, gravement malade, la fait venir chez elle. Eugénie la guérit, mais Mélanthia, persuadée d'avoir un homme en face d'elle, souhaite la récompenser en lui offrant ses charmes. Bien entendu Eugénie refuse, et la dame, humiliée, la fait traîner devant le tribunal en l'accusant d'avoir voulu la violer.
Près d'être jetée aux lions, en présence du gouverneur Philippe qui est son père, Eugénie décide de révéler la vérité : elle déchire sa tunique, montrant à la foule des seins qui n'ont rien de masculin. Son père la reconnaît, et l'affaire s'arrête là.
Mais l'empereur Valérien a repris les persécutions contre les chrétiens. Eugénie est à nouveau arrêtée et condamnée à mort (...) (et exécutée en l'an 257).
La scène où Eugénie montre ses seins est représentée sur le triptyque de Sainte Eugénie de l'église de Saint-Pierre-ès-liens à Varzy dans la Nièvre :
Retable de Sainte Eugénie du XVIème siècle. Au centre, la vocation et le martyr ; volet de gauche, son accusation par Mélanthia et Eugénie exhibant ses seins ; volet de droite, Eugénie apparait à sa mère.