Ο Άγιος Κοσμάς ο Ομολογητής προερχόταν από την πόλη της Κωνσταντινούπολης. Από νεαρή ηλικία, εξέφρασε με πάθος την αγάπη του στο πρόσωπο του Ιησού Χριστού, εγκατέλειψε την κοσμική ζωή και αφιερώθηκε στον μοναχισμό, επιτυγχάνοντας την απόκτηση πλήθους αρετών.
Διορίστηκε επίσκοπος στην πόλη της Χαλκηδόνας, όπου υπερασπίστηκε ένθερμα την ορθόδοξη διδασκαλία ενάντια στους αιρετικούς εικονομάχους. Οι τελευταίοι τον πίεζαν να απορρίψει τις άγιες εικόνες και να σταματήσει να τις προσκυνάει. Ωστόσο, εκείνος συνέχισε τα τιμά τα πρόσωπα των αγίων και υπερασπίστηκε με θάρρος την ιερότητα των κειμηλίων.
Για την αμετακίνητη στάση του, υπέστη πολλές δοκιμασίες. Εξορίστηκε και έζησε στην απομόνωση. Παρ' όλα αυτά αρνήθηκε επανειλημμένως να υποταχθεί στους αιρετικούς. Υποβλήθηκε σε πολλά βασανιστήρια, έως ότου αναπαύθηκε εν ειρήνη στις αρχές του 9ου αιώνα, κατά τη διάρκεια της βασιλείας του εικονομάχου αυτοκράτορα Λέοντα του Αρμενίου.
Μαζί του μαρτύρησε και ο Άγιος Αυξέντιος.
