En 1519, mientras se realizaban unas obras en la ermita de San Sebastián y Santa Lucía, apareció un sepulcro con la inscripción “Sanctus Secundus”, y rápidamente fue atribuido a San Segundo, considerado el primer obispo de Ávila y uno de los siete varones apostólicos ordenados por San Pedro que vinieron a España para continuar la predicación de Santiago y San Pablo. La ermita fue rebautizada con el nombre de San Segundo, fue restaurada y se acordó que sus restos fueran depositados en un lugar más noble como es la catedral, pese a la oposición de la cofradía.
Las dificultades con los restos del santo fueron muchas, siendo guardados en un arca de tres llaves en poder de la cofradía, el cabildo y el ayuntamiento – la llave estaba en posesión de don Suero del Águila –. El permiso para trasladar los restos había sido concedido por el papa León X el 26 de enero de 1520. J En 1573 los restos se trasladaron dentro de la misma iglesia, a un sepulcro nuevo sobre el que se colocó una magnifica escultura labrada en alabastro por Juan de Juni.
El 11 de marzo de 1594, domingo, por iniciativa del obispo Jerónimo Manrique de Lara, se realiza la traslación de los restos de San Segundo, teniendo el concejo una destacada actuación en los acontecimientos, y que fue una de las manifestaciones más multitudinarias de la historia de la ciudad. Fue una fiesta sin igual. Hubo una procesión en la que participaron todos los vecinos: trompetas, atabales, niños de doctrina, pendones de los pueblos, hermandades y cofradías, cruces alzadas, prelados de las órdenes, coro de música de ministriles y cruces de todo el Obispado de Ávila, clérigos, arciprestes, capellanes, cabildos, coros de música, etc. E incluso mandaron una invitación a Felipe II, que se excusó por motivos de salud. La procesión fue de la catedral a la ermita, por la puerta del Carmen, hasta la puerta del Adaja, subiendo por la Rúa de los Zapateros haciendo sendas paradas en la ermita de San Esteban y el Mercado Chico hasta llegar a la catedral.
También hubo representaciones teatrales, como “La Comedia de San Segundo”, escrita por Lope de Vega, música y danzas, corridas de toros, juego de cañas y artificios de fuego. Se empedraron y acondicionaron las calles a tal efecto por donde iba a pasar la procesión. Se pusieron blasones, dalmáticas y doseles. Uno en el Mercado Chico lucía las armas de los Villena, Pachecos, Acuñas, Toledos y Enríquez. No faltaron los bustos relicarios en los altares del itinerario procesional (infinidad de reliquias sagradas). Incluso representación alegóricas como la de la idolatría en el arco triunfal, diseño por el cabo de artillería de S.M. Vicente Tabornino, de origen siciliano, que representó ésta metáfora en la venida de San Segundo a Ávila y cuya imagen fue quemada en medio del regocijo popular.
Los restos del santo fueron depositados en el altar de la capilla mayor, hasta que se terminaron las obras de una capilla propia, la de San Segundo, construida a tal efecto por el arquitecto Francisco de Mora y continuada por los maestros Francisco Martín y Cristóbal Jiménez – y para la cual derribaron un cubo de la muralla –, siendo definitivamente trasladados el 2 de marzo de 1615 en un acto de gran solemnidad.