No existe una canonización formal en sentido moderno, porque Marcelino y Pedro pertenecen a la época anterior a los procesos canónicos actuales. Su santidad fue reconocida por la aclamación de la Iglesia antigua, por su inclusión en los martirologios y por su presencia en la liturgia romana. La tradición cuenta que sobre su tumba se obraron numerosos milagros, signo de la veneración temprana que recibieron. Más tarde, el emperador Constantino mandó construir una basílica sobre el lugar donde estaban enterrados, lo que reforzó su culto y la difusión de su memoria. La cercanía de sus reliquias y la fama de prodigios contribuyeron a que su nombre quedara incorporado al Canon romano y al Misal. En la piedad cristiana, estos milagros se interpretan como confirmación de la victoria de los mártires y de la gracia de Dios que actúa en quienes mueren por la fe. Su culto quedó así firmemente asentado en la tradición católica universal.