Автоном был епископом в Италии. Когда при императоре Диоклитиане началось гонение, он ради пользы Церкви оставил родную страну и перебрался в Вифинию, в местечко Сорею, где остановился у страннолюбивого человека по имени Корнилий.

На новом месте он взялся за проповедь так ревностно, что вокруг него собралась целая церковная община: язычников он обратил столько, что для них пришлось освящать храм — во имя Архистратига Михаила. Самого Корнилия святитель рукоположил сначала в диакона, а потом в пресвитера. С проповедью он побывал также в Ликаонии и Исаврии.

Диоклитиан приказал схватить епископа, и тот на время удалился в Клавдиополь на Чёрном море. Вернувшись в Сорею, он поставил Корнилия во епископа, а сам отправился в Асию; потом снова вернулся и стал проповедовать в местечке Лимны неподалёку. Там новообращённые разрушили языческое капище, и язычники решили отомстить.

Они выбрали момент, когда святитель совершал Божественную литургию, напали на храм Архистратига Михаила и после истязаний убили Автонома — кровь мученика пролилась на алтарь. Тело извлекла из-под груды камней диакониса Мария и предала погребению.

При святом Константине Великом над его могилой поставили церковь. Около 430 года обветшавший храм разобрал священник, не знавший, что под ним лежит мученик, и построил новый на другом месте. Ещё через шестьдесят лет мощи святителя обрели нетленными и возвели храм уже в его честь. Память священномученика Автонома — 25 сентября.