Они пришли на земли восточных франков, в крепость Вюрцбург, где у власти был дукс Гоцберт, сын Хетана Старшего, сына Хруоды. Правитель и жители области не знали истинного Бога и поклонялись идолам. Килиан решил посетить папу Римского Иоанна V (685–686 гг.) и получить его разрешение на проповедь язычникам. Прибыв в Рим, миссионеры обнаружили, что Папский престол после смерти Иоанна V занял Конон (686–687 гг.). Выслушав просьбу Килиана, понтифик разрешил ему и его спутникам проповедовать христианство и учить народ (licentiam et potestatem praedicandi et docendi). На обратном пути проповедники расстались; с Килианом в Вюрцбург вернулись только пресвитер Колонат и диакон Тотнан (в пространном Мученичестве – Коломанн и Тотманн). Дукс Гоцберт, выслушав миссионеров, уверовал во Христа и принял крещение со всеми подданными. Спустя некоторое время Килиан стал уговаривать правителя оставить супругу Гейлану, вдову его брата, на которой, по языческому обычаю, был женат Гоцберт. Правитель согласился расторгнуть брак, противоречивший каноническим правилам, но недовольная таким поворотом дел Гейлана решила погубить Килиана. Ночью, когда проповедники молились, посланный ею палач отрубил им головы. Тела Килиана и его спутников были похоронены тайно, в могилу положили принадлежавшие мученикам облачения, крест, Евангелие и ларец для Святых Даров (capsa). По преданию, место, где были погребены мученики, в любую погоду оставалось сухим, и через много лет их тела и вещи были обретены нетленными. Случайной свидетельницей убийства стала некая Бургунда, которая впоследствии поведала об этом людям. Когда Гоцберт поинтересовался, где проповедники, Гейлана ответила, что не знает. Но палач, который казнил мучеников, впал в буйное помешательство, выкрикивая, что его жжёт огнём Килиан. Собрав людей, Гоцберт стал выяснять, что произошло, и один из присутствующих по наущению Гейланы предложил дуксу освободить безумца и таким образом проверить всемогущество христианского Бога: если преступление останется безнаказанным, можно будет отречься от Христа и вернуться к поклонению языческой богине Диане. Когда безумца освободили, он стал корчиться в судорогах, скрежетать зубами и вскоре умер. Затем Гейланой овладел нечистый дух, и она до самой смерти страдала от помешательства; Гоцберта убили собственные слуги, а его сына Хетана отстранили от власти, и правящий род пресёкся. Спустя годы на могиле мучеников стали совершаться чудесные исцеления, к ней стекались больные и страждущие. По благословению папы Римского Захарии (741–752 гг.) и при помощи св. Бонифация мощи святых были открыты первым Вюрцбургским епископом Бурхардом (742–753 гг.). Исследователи отмечают, что пространное Мученичество Килиана отличается от краткого наличием пролога, риторическим стилем изложения (введены или расширены речи персонажей, добавлены цитаты из Священного Писания и аллюзии на него), уточнением некоторых деталей (знатное происхождение Килиана, его прилежность в учёбе, отвержение им мирской учёности ради следования за Христом, аскетические подвиги и др.). Согласно пространному Мученичеству, в Ирландии якобы была распространена пелагианская ересь, и Килиан стремился встретиться с папой Римским, чтобы понтифик очистил его от возможных обвинений. В числе спутников Килиана названы св. Колумбан, который на обратном пути из Рима остался в Италии, и св. Галл, поселившийся в Алеманнии.