Né au premier siècle, il était esclave d’un ami intime de saint Paul, Philémon, à Colosses, en Asie Mineure. S’étant enfui, il rencontra saint Paul, à qui il rendit divers services durant sa captivité, et se convertit à son contact.
Paul, respectant la loi, renvoya par la suite Onésime à Philémon, adressant une épître à ce dernier dans laquelle il lui demandait de le recevoir « non pas comme un esclave, mais bien mieux qu’un esclave, comme un frère bien-aimé, tout particulièrement aimé de moi, et combien plus de toi, aussi bien selon la chair que selon le Seigneur » (Phm, I, 16). Paul y désignait par ailleurs Onésime comme « mon fils, que j’ai engendré dans les fers » (Phm, I, 10).
Philémon reçut Onésime comme son frère et lui rendit la liberté. Celui-ci devint évêque d’Ephèse, succédant à saint Timothée. Son zèle apostolique le conduisit bientôt à gagner la couronne du martyre, vers l’an 110 : « Ayant été conduit prisonnier à Rome, il y fut lapidé pour la foi de Jésus-Christ. »