Foi em 25 de Maio de 1802 que os arqueólogos que exploravam a Catacumba de Priscila, perto de Roma, encontraram um túmulo com ossos e uma ampola de vidro, com a seguinte inscrição na respectiva tampa: Pax tecum Filumena (que a paz esteja contigo Filomena). Depressa se espalhou a convicção de que se tratara de uma mártir, que os cristãos do seu tempo sepultaram nas catacumbas, como era seu uso.
As relíquias da suposta mártir foram levadas de Roma para a igreja de Mugnamo, na diocese de Nola, na região de Nápoles, onde deram entrada solene em 10 de Agosto de 1805, para gáudio do pároco da aldeia que as solicitara com muito empenho. Sabendo as pessoas que ali tinham os restos de uma mártir, começou a verificar-se uma grande afluência à dita igreja, logo se atribuindo vários milagres à Santa, que assim se tornou muito concorrida e alvo de copiosas romagens. Houve quem analisasse a inscrição do túmulo e a partir daí recriasse a morte da Santa Mártir, que teria sido trespassada por flechas e atirada ao mar com uma âncora presa ao pescoço.