Née dans la deuxième moitié du IIIe siècle dans une famille noble et païenne, elle se convertit au christianisme avec ses deux sœurs aînées, sainte Agape et sainte Chionie. D’une grande foi, elle s’instruisit de l’enseignement du Christ et le diffusa ensuite dans sa communauté ; elle conservait aussi des livres saints.

Elle était encore jeune lorsque la persécution se raviva à Thessalonique où elle résidait, en 303, sous le règne de Dioclétien. Dans un premier temps, elle s’enfuit dans les montagnes, mais, se reprochant sa lâcheté, elle retourna à Thessalonique. Là, elle fut arrêtée, et on lui promit la vie sauve si elle abjurait, ce qu’elle refusa.

Les deux sœurs d’Irène furent brûlées vives au début de l’année 304. Quelques jours plus tard, Irène fut elle-même condamnée à mort, notamment en raison des livres saints trouvés chez elle. Après avoir refusé une fois encore de renier sa foi, elle fut transpercée d’une flèche et brûlée vive.