El tema de las santas, tratadas individualmente sosteniendo sus atributos y mirando fuera del cuadro, fue uno de los motivos con más fortuna dentro de la producción del artista extremeño, que interpretó este asunto bajo un prisma singular. Los testimonios que se conservan del envío al continente americano de varias series con estas santas mártires constituyen en sí una prueba evidente de la popularidad del asunto. Zurbarán, en 1647, recibió un pago por veinticuatro vírgenes realizadas para el monasterio de Nuestra Señora de la Encarnación de la Ciudad de los Reyes, del Perú, y en 1649 está registrado el envío de otras quince con destino a Buenos Aires.
Este lienzo con Santa Casilda, que pudo pertenecer a algún convento sevillano, fue parte del botín español que el mariscal Soult se llevó a Francia. La pintura está registrada en la subasta de bienes del mariscal celebrada en mayo de 1852 en París. El óleo fue adquirido por el conde Duchatel para su colección parisina, apareciendo en el mercado americano de arte antes de 1913. Santa Casilda se encuentra, en ese mismo año, en la colección canadiense de Sir William van Horne con sede en Montreal; la tela ingresó en la colección Thyssen-Bornemisza en 1979.
La santa de este lienzo ha sido identificada en algunas publicaciones como santa Isabel de Hungría, ya que las rosas que van medio ocultas entre los pliegues de sus ropas son un símbolo común de ambas. La ausencia de corona en la cabeza, característica de Isabel de Hungría, y su sustitución por una diadema, fue el detalle que llevó a Jonathan Brown a identificarla como santa Casilda.
Santa Casilda, hija de un rey árabe, fue martirizada en 1087. Esta bienaventurada abandonó la religión musulmana, se convirtió al cristianismo y socorrió a los prisioneros cristianos de su padre, a quienes llevaba alimentos. Sorprendida por su progenitor en uno de estos arriesgados momentos, se obró el milagro transformándose los víveres que llevaba escondidos entre sus ropas en rosas; atributo este con el que está habitualmente representada en la hagiografía.
Vestida con una gran riqueza, no sólo por las joyas que porta y que perfilan su vestido, sino por la suntuosidad de su traje, la santa se presenta modelada con una luz fuerte que subraya su monumentalidad y resalta el intenso colorido de sus ropas contra un difuminado y discreto fondo. Zurbarán pone un cuidado especial al traducir la calidad táctil de los paños que cubren el cuerpo de la mujer y que combina con piedras preciosas y metal. Los rasgos fuertemente individualizados de algunas de estas mártires sirvieron para acuñar el término «retrato a lo divino», viéndose en estos modelos a la clientela femenina de Zurbarán representada con atributos sagrados.
Esta pintura se ha comparado con otras similares como las conservadas en el Museo Nacional del Prado, Santa Isabel de Portugal, y en la National Gallery de Londres, Santa Margarita.
Mar Borobia