Era de una familia acomodada. Sus padres, Esteban y Lucía, procuraron educarlo bien. Su tío, san Eugenio (tercer arzobispo de Toledo), lo llevó a estudiar con san Isidoro de Sevilla.
Vuelve a Toledo y manifiesta sus deseos de retirarse a un convento, a lo que sus padres se opusieron por lo cual tuvo que huir de su hogar, y buscó refugio en un monasterio benedictino de San Cosme y San Damián, cercano a la ciudad, en Agalí. Allí a pesar de su juventud, al poco tiempo fue elegido abad.
Cuando se muere su tío, la gente lo elige para arzobispo de la ciudad imperial, cabeza de la monarquía visigoda.
Era una pluma de oro. Escribió numerosos e importantes libros. El más famoso de todos ellos, se titula «De la perpetua virginidad de la Virgen Santísima».
Era el primer libro que se escribía en España sobre esta material.
Un obispo de su tiempo le escribía así: «Doy gracias a Dios porque ha puesto en tu alma el aura de su santa inspiración; ha tocada con su fuego la entrada de tu boca y ha iluminado con su luz tu corazón».
Su popularidad se debe a una tradición: se supone que nuestra Señora bajó a sentarse en su sede episcopal para hacerle entrega, agradecida, de una casulla. La casulla de san Ildefonso.
Velázquez, Murillo, Zurbarán, Rubens y otros han representado con sus pinturas esta escena.
San Ildefonso murió el 23 de enero del año 667. Fue enterrado en la iglesia de Santa Leocadia, en Toledo. Actualmente sus reliquias se encuentran en Zamora, en el altar mayor de la iglesia que lleva su nombre.
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