Em vários documentos importantes de meados dos séculos V-VI, São Dionísio é citado. São Gregório de Tours (morto em torno do ano 594), em sua Historia Francorum fala de São Dionísio e de seu martírio. Segundo os relatos, São Dionísio teria chegado na Gália ainda no século I e foi inicialmente identificado com “Dionísio, o areopagita”, que, segundo o livro dos Atos dos Apóstolos, teria sido convertido diretamente por São Paulo. Após vários estudos, essa posição não é mais sustentada pela Igreja – de fato, a memória de São Dionísio, o Areopagita é celebrada no dia 3 de outubro, e o São Dionísio de Paris, no dia 9 de outubro.
O mais provável, portanto, é que São Dionísio de Paris tenha sido um cristão enviado de Roma para a evangelização da Gália, por volta do III século. Terá se tornado o primeiro bispo de Paris, que no século III se chamava Lutécia, e organizou a primeira comunidade cristã da cidade luz. Seu martírio terá ocorrido por volta do ano 270. A iconografia mais tardia, representa São Dionísio com a cabeça decapitada entre suas mãos: essa imagem seria fruto da lenda em torno do santo que, mesmo tendo a cabeça decapitada em seu martírio, seu corpo teria se abaixado e, tendo tomado a cabeça em suas próprias mãos, se dirigiu, caminhando, para o local de sua sepultura . Após o século VIII ele é também representado junto com Eleutério e Rústico, seus dois prováveis companheiros de martírio.