Aos vinte anos pediu e obteve licença para emitir os votos religiosos em casa e não no convento, como terciária dominicana. Quando vestiu o hábito e se consagrou mudou o nome para Rosa e acrescentou Santa Maria, por causa de sua grande devoção à Virgem Maria, passando a ser chamada: Rosa de Santa Maria.

Construiu uma pequena cela no fundo do quintal da casa de seus pais, levando uma vida de austeridade, de mortificação e de abandono à vontade de Deus. A partir do hábito ela imprimiu ainda mais rigor às penitências. Começou a usar na cabeça uma coroa de metal espinhento, disfarçada com botões de rosas. Aumentou os dias de jejum e dormia sobre uma tábua com pregos. Passou a sustentar a família com as rendas e bordados que fazia, pois, seu confessor consentiu que ela não saísse mais de sua cela, exceto para receber a Eucaristia. Vivendo em contínuo contato com Deus, atingiu um alto grau de vida contemplativa e experiência mística, compreendendo em profundidade o mistério da paixão e morte de Jesus.

Rosa cumpriu sua vocação, devotando-se à Eucaristia e à Virgem Maria, cuidando para afastar o pecado do seu coração, conforme a espiritualidade da época. Aos trinta e um anos de idade foi acometida por uma grave doença que lhe causou sofrimentos e danos físicos. Assim, ela se retirou para a casa de sua benfeitora Maria de Uzátegui, agora o Mosteiro de Santa Rosa, para cumprir a profecia de sua morte. Todo ano, ela passava o dia de São Bartolomeu em oração, pois, dizia: "Este é o dia das minhas núpcias eternas". E assim foi, morreu no dia 24 de agosto de 1617. O seu sepultamento parou toda a cidade de Lima.

Muitos milagres aconteceram por sua intercessão após sua morte. Rosa foi beatificada em 1667 e se tornou a primeira santa da América Latina ao ser canonizada em 1671 pelo Papa Clemente X. Dois anos depois, foi proclamada Padroeira da América Latina, das Filipinas e das Índias Orientais, com a festa litúrgica marcada para o dia 23 de agosto. A devoção de Santa Rosa de Lima se propagou rapidamente nos países latino-americanos, sendo venerada pelos fiéis como padroeira dos jardineiros e dos floristas.