Μαρτύρησε στη Θεσσαλονίκη στις 8 Σεπτεμβρίου το 1774 Άρχισε τότε να τον παρακινεί άλλοτε με κολακείες άλλοτε με φοβέρες ότι πρέπει να ακολουθήσει το ισλάμ αφού από τον Θεό δήθεν παρακινούμενος έκανε την ομολογία και ότι η πίστη δεν πρέπει να περιπαίζεται . Ο άγιος, όντας βεβαιόπιστος και σταθερός στην ομολογία του, αντιστεκόταν λέγοντας πως η μόνη αληθινή πίστη είναι η χριστιανική. Τότε ο μουλάς πρόσταξε να τον κλείσουν στη φυλακή μήπως και αλλάξει γνώμη.
Έμεινε στη φυλακή αρκετές ημέρες , χωρίς να τον επισκεφθεί κανείς, ούτε ο ίδιος του ο πατέρας, μολονότι με τα χρήματά του και τις γνωριμίες του μπορούσε να τον απαλλάξει, διότι διαδόθηκε πως ο Αθανάσιος εσαλαβάτισε, έγινε μουσουλμάνος δηλαδή και ύστερα μεταμελήθηκε. Έτσι ο φόβος τον έκανε άσπλαχνο απέναντι στον γιο του, που υπήρξε το στολίδι του γένους του.
Μετά από κάποιες ημέρες έβγαλε από τη φυλακή ο μουλάς τον καλλίνικο Αθανάσιο και τον προέτρεψε πάλι να εξισλαμισθεί. Επειδή ο άγιος παρέμενε στερεός και αμετάτρεπτος στην πίστη, διατάχθηκε ο απαγχονισμός του. Ήταν εικοσιπέντε ετών.
Τον απαγχόνισαν έξω από τη Θεσσαλονίκη και τον έθαψαν οι Χριστιανοί ζητιάνοι στην περιοχή της Αγίας Παρασκευής , την ημέρα κατά την οποία η Εκκλησία μας γιορτάζει το πάνσεπτο Γενέσιον της Υπεραγίας Θεοτόκου.