Ἔτσι ὁ Μάρτυς Θαλλέλαιος ἀποκεφαλίσθηκε διά ξίφους στήν Ἔδεσσα τῶν Αἰγαίων, κατά τό φθινόπωρο τοῦ 284 μ.Χ. καί ἔλαβε τόν ἀμάραντο στέφανο τοῦ μαρτυρίου.
Ἡ Σύναξή του ἐτελεῖτο στό μαρτύριό του, τό ὁποῖο βρισκόταν ἐντός τοῦ Ναοῦ τοῦ Ἁγίου Ἀγαθονίκου. Πλήν τοῦ ναΐσκου αὐτοῦ γνωρίζουμε καί τό ναό κοντά στό ὄρος τοῦ Αὐξεντίου. Ἐπ’ ὀνόματι τοῦ Ἁγίου ὑπῆρχε καί μονή στήν Παλαιστίνη, τήν ὁποία, κατά τή μαρτυρία τοῦ Προκοπίου, «ἀνανεώσατο» ὁ αὐτοκράτορας Ἰουστινιανός (527 – 565 μ.Χ.). Φαίνεται δέ ὅτι ὁρισμένες μονές ἑόρταζαν τή μνήμη τοῦ Ἁγίου Θαλλελαίου στίς 3 Σεπτεμβρίου, ἐνῷ ἄλλοι καί στίς 23 Αὐγούστου, ἡμέρα κατά τήν ὁποία ὁ Μάρτυς προσήχθη σέ ανάκριση.

Πηγή: http://www.synaxarion.gr/gr/index.aspx

Ἀπολυτίκιον. Ἦχος α’. Τῆς ἐρήμου πολίτης.
Μαρτυρίου ἀνύσας τόν ἀγῶνα Θαλλέλαιε, ᾔσχυνας εἰδώλων τήν πλάνην, τῇ γενναίᾳ ἀθλήσει σου· καί ὤφθης ἰαμάτων θησαυρός, παρέχων τάς ἰάσεις δωρεάν, τοῖς προστρέχουσιν ἐν πίστει τῷ σῷ ναῷ καί πόθῳ ἀνακράζουσι· δόξα τῷ δεδωκότι σοι ἰσχύν, δόξα τῷ σέ θαυμαστώσαντι, δόξα τῷ ἐνεργοῦντι διά σοῦ, πᾶσιν ἰάματα.

Κοντάκιον. Ἦχος γ’. Ἡ Παρθένος σήμερον
Τῶν Μαρτύρων σύναθλος, ἀναδειχθείς καί ὁπλίτης, στρατιώτης ἄριστος τοῦ Βασιλέως τῆς δόξης, γέγονας, διά βασάνων καί τιμωρίας, ἔπαρσιν εἰδωλολατρῶν καταπατήσας· διά τοῦτο τήν σεπτήν σου, ὑμνοῦμεν μνήμην, σοφέ Θαλλέλαιε.

Μεγαλυνάριον.
Ἔλαιον βλυστάνων διηνεκῶς, θείων ἰαμάτων, ὡς τῆς χάριτος ἰατρός, ψυχῶν καί σωμάτων, τά πάθη θεραπεύεις, Θαλλέλαιε θεόφρον, τῶν προσιόντων σοι.