Il culto di sant’Agnese è già presente a Roma nella prima metà del IV secolo, incentrato sulla giovane età della martire, attestato dal calendario romano del 354, e dagli antichi sacramentari romani. Inoltre si hanno su di lei numerose testimonianze di grandi Padri, come Ambrogio (che compose un inno in suo onore), Prudenzio, Girolamo e Agostino.
Secondo la tradizione latina, Agnese sarebbe stata una giovinetta martirizzata sulla via Nomentana per la sua testimonianza eroica, dopo vari tormenti. È stata considerata una delle più illustri martiri della Chiesa, meritando di essere iscritta nel Canone romano, la principale preghiera eucaristica della Chiesa. È anche nota per una tradizione collegata al conferimento del pallio, da parte del Papa, ai metropoliti.
I canonici di S. Giovanni in Laterano, che servono la basilica di S. Agnese, benedicono ogni anno due bianchi agnelli nel giorno natalizio della santa; con la loro lana vengono confezionati i pallii, che il Papa dona agli arcivescovi per indicare che anch’essi, come Agnese, devono essere pronti a dare
la vita per la Chiesa, sposa di Cristo.