Sant'Agnese fu solennemente canonizzata il 12 maggio 1726 dal Papa domenicano Benedetto XII; ma il suo culto fiorì subito dopo la morte.

A Montepulciano si cominciò a solennizzare la Santa il 1 maggio con grande partecipazione di popolo. Questa concessione fu fatta da Clemente VII nel 1522. Nel 1601, Clemente VIII estese la facoltà a tutto l'Ordine Domenicano; e il Cardinale poliziano San Roberto Bellarmino compose le nuove lezioni da leggersi nell'uffizio.

I Domenicani, che dal 1435, come abbiamo detto, trasformarono il convento in monastero, ampliarono nel corso dei secoli la chiesa e il chiostro. Scacciati dalla soppressione del Granduca di Toscana nel 1783, furono sostituiti dai Padri Francescani di Fontecastello fino alla nuova soppressione del Governo Italiano nel 1860. Nel 1925, tornarono ad officiare il santuario e dopo lunghe trattative, nel 1952, per la munificenza di un pio elargitore fu riscattato tutto il convento, che era del comune di Montepulciano. Completamente restaurato, è stato sede della Scuola Apostolica dei Domenicani della provincia tosco - sarda.

A tenere sempre viva nel popolo la devozione alla Santa, giovarono le grazie e guarigioni continue dovute alla sua intercessione e alcuni strepitosi prodigi avvenuti intorno al suo santo corpo.

La storia ci racconta che nel 1354 l'imperatore Carlo IV di Lussemburgo, trovandosi a Montepulciano nel giorno commemorativo della morte di Sant' Agnese, volle anch'egli recarsi alla sua chiesa con tutto il suo seguito. A lui genuflesso ed orante, Agnese aprì i propri occhi guardandolo misteriosamente.

Nel 1510 la Santa sudò sangue; e di esso se ne impregnarono il sudario che copriva la faccia e le vesti.

Il santo corpo, circondato di crescente e perfino gelosa venerazione dei poliziani, nel 1539 fu traslato all'altare maggiore dalla stanza della Santa, dove era custodito dall'epoca della morte. Fu messo dentro un altro bellissimo cofano di legno scolpito e dorato, con sopra la statua giacente della Santa, che si ammira tuttora nel santuario.

Sul viso della Santa era stata applicata, in sostituzione del sudario ricamato, una maschera d'argento anche quando il viso era "vero e secco", come si desume da una ricognizione del 1677. Nel 1691 la maschera fu data dai padri domenicani a Mons. Cervini, Vescovo di Montepulciano, che la donò alla cappella del comune. Oggi è al Museo Civico. Essa riproduce molto probabilmente, il vero volto di Sant' Agnese. Nello stesso anno, la maschera d'argento fu sostituita con quella attuale di cartapesta.

Nel 1601, il corpo della Santa fu rivestito a nuovo con abiti di seta, che le sono rimasti fino al 1943; quando, sotto la direzione del Prof. G. Mazzi dell'Università di Siena, tutto il corpo di Agnese venne ricomposto e rivestito coll'abito domenicano, che tuttora la Santa ha addosso.

Il corpo di Agnese era quasi incorrotto fino alla metà del' 600; quando commisero l'imprudenza di deporlo dentro i muri ancora umidi dell'altare maggiore.

Nel 1949, la santa fu chiusa nella nuova urna di metallo e fu protetta da un coperchio in bronzo che reca in bassorilievo la scena di Santa Caterina ai piedi di Sant' Agnese nel gesto di baciarle il piede sinistro.

Oggi il corpo di Sant'Agnese si trova in un monumento di marmi pregiati, costruito nel 1690 dalla devozione dei poliziani. Da quell'urna Sant' Agnese parla alle anime e spande profumi, grazie e favori su chi la invoca.