Venerada ya en vida por sus visiones místicas y por los milagros que se le atribuyeron, en poco más de medio siglo fue canonizada por la Iglesia católica, que la declaró patrona de Lima y Perú, y poco después de América, Filipinas e Indias Orientales.

Una antigua tradición sostiene que Santa Rosa salía de su ermita para ir a la iglesia de la Virgen del Rosario y para atender a enfermos y esclavos. En estas labores era acompañada por San Martín de Porres quien se volvió su amigo. Lima era una ciudad pequeña y amurallada por lo que es muy probable que Santa Rosa haya conocido a San Martín de Porres. 

Sus biógrafos cuentan que sus experiencias místicas y estados de éxtasis eran muy frecuentes. Según parece, semanalmente experimentaba un éxtasis parecido al de Santa Catalina de Ricci, su coetánea y hermana de hábito; se dice que cada jueves por la mañana se encerraba en su oratorio y no volvía en sí hasta el sábado por la mañana. Se le atribuyeron asimismo varios dones, como el de la profecía (según la tradición, profetizó su muerte un año antes); la leyenda sostiene que incluso salvó a la capital peruana de una incursión de los piratas.

Santa Rosa falleció el 24 de agosto de 1617, a los 31 años de edad. El capítulo, el senado y otros dignatarios de la ciudad se turnaron para transportar su cuerpo al sepulcro.