À la suite des succès obtenus par Noël ou le Mystère de la Nativité puis par Tobie, le Petit-Théâtre des Marionnettes de la Galerie Vivienne continue, sous l'impulsion de Maurice Bouchor, d'explorer les sujets religieux. Malgré la musique de scène originale composée par Ernest Chausson (op. 22), toutefois, ce nouveau « mystère » ne suscitera pas le même engouement que les deux précédents.

Maurice Bouchor s'éloigne sur plusieurs points de la légende traditionnelle de sainte Cécile, notamment par l'ajout du personnage du Roi et par la mort de la jeune femme qui, selon La Légende dorée, survécut miraculeusement, pendant trois jours, à des bains d'eau bouillante et à une triple tentative de décapitation.

Après avoir d'abord été tenté de la violer, le Roi veut contraindre Cécile à l'épouser. Gaymas, compagnon de débauche du Roi, est chargé d'en informer Cécile et de lui annoncer que celui qu'elle aime, Valérien, est banni du royaume. Les Anges rassurent Cécile en lui affirmant qu'ils la protègeront. Cécile révèle à Valérien qu'elle est chrétienne et qu'elle a fait le serment de rester vierge. Elle fait apparaître saint Michel, mais Valérien, qui est païen, ne peut le voir. Elle envoie celui-ci auprès d'un lépreux pour qu'il lave son corps et lui donne, au nom du Dieu chrétien, un « baiser de paix », après quoi il pourra voir les anges. De retour de sa mission, Valérien peut voir saint Michel. Il accepte de renoncer comme Cécile à l'amour charnel et tous deux se préparent au martyre. Apprenant qu'ils sont chrétiens, le Roi décide de les faire mourir mais refuse de violer d'abord Cécile comme Gaymas le lui conseille. Le Roi et Gaymas réfléchissent aux supplices à leur infliger, mais Gaymas meurt accidentellement et seul Valérien est torturé. Le Roi avoue son amour à Cécile et promet de lui permettre de rester chrétienne, malgré les lois romaines, mais elle exige d'être condamnée comme Valérien. Alors que le Roi, furieux, s'apprête à la violer, Valérien apparaît ensanglanté et le sol s'ouvre pour engloutir le Roi. Cécile est emmenée par le Geôlier pour être livrée aux fauves du cirque. Elle réapparaît à Valérien, transfigurée, entourée par deux anges.