Questo patrono di Siena era di origini romane, figlio di un nobile patrizio, Tranquillino. Ansano era stato condotto al battesimo dalla madrina Massima. Quando scoppò la persecuzione di Diocleziano Massima e Ansano vennero imprigionati. La madrina morì sotto i colpi di verga dei littori, mentre Ansano riuscì a fuggire, dirigendosi verso nord lungo la via Cassia, fino ad arrivare a Siena. Qui predicò il Vangelo e battezzò i primi cristiani. Quest'opera gli meritò il titolo di «battezzatore dei Senesi»: sulla sua sepoltura sarebbe sorta la cattedrale e lo stesso Duccio di Buoninsegna lo ritrasse nella sua celebre «Maestà». Ma la persecuzione seguì Ansano anche a Siena. Inseguito e raggiunto dal proconsole Lisia venne catturato e torturato. La lunga vicenda che, dopo la cattura, lo portò al martirio narra di pesanti e dolorose vessazioni che non servirono a fargli rinnegare la propria fede. Venne così condannato al rogo. Ansano, però, fu salvato miracolosamente dalle fiamme, che si spensero non appena venne gettato sul fuoco. Alla fine fu decapitato con la spada fuori dalla città, sulle rive dell'Arbia.
Tracce del culto del martire, le cui spoglie furono conservate per secoli nella Pieve di Dofana (AR), si trovano a Bagnoregio (VT), Allerona di cui è anche patrono, e Siena, luoghi dove Ansano predicò e morì, e si annoverano chiese di Sant'Ansano a Spoleto, a Seravezza (LU), a Monte Aceraia nel comune di Borgo San Lorenzo, a Fiesole (FI) e Petrignano del Lago (PG). È il patrono principale della Città e dell'Arcidiocesi di Siena e la memoria liturgica ricorre il 1 dicembre. A Siena la festa di Sant'Ansano segna anche l'inizio dell'anno contradaiolo. È inoltre è venerato a San Leonardo di Treponzio (LU), ed anche il patrono del comune di Anzano di Puglia, dove, venerato con il nome di Anzano, il culto è stato ripristinato dal 2006, dopo il ritrovamente e il restauro di un'antica statua forse ottocentesca.
Il corpo rimase sepolto per secoli a Dofana, nella Diocesi di Arezzo, fino a quando nel 1107 il Vescovo di Siena, Gualfredo e quello di Arezzo, Gualtiero, si accordarono e i senesi poterono andare a recuperare i resti di Sant'Ansano (si narra del 6 febbraio) e li traslarono nel Duomo di Siena. La testa del santo fu invece portata ad Arezzo, dove è ancora custodita in un reliquiario d'argento conservato nel Duomo. Nel 1359 il corpo di Ansano fu bruciato da un fulmine. Rimangono il braccio sinistro a Dofana e quello destro a Siena. Un dito si conserva nella Pieve di San Giovanni Battista a Sant'Ansano, nel comune di Vinci.