Esta pintura certamente foi baseada em alguma obra impressa representando o local de veneração da santa mártir. Filomena, filha de nobres da cidade de Corfu, na Grécia, fora prometida em casamento ao imperador Diocleciano em troca da pacificação de conflitos políticos. Com 13 anos de idade, ela se recusou a casar, pois tinha se convertido ao cristianismo e se dedicaria a Cristo. Furioso, o tirano a mandou para o cárcere, e lá foi flagelada. No outro dia, seu corpo estava perfeito, e o imperador mandou jogá-lo no rio Tibre com uma âncora no pescoço. Não satisfeito, comandou ao batalhão que atirasse flechas em seu corpo. Também de nada adiantou, pois seu corpo foi encontrado com vida nas margens do rio. Um novo suplício, um batalhão foi obrigado a lançar flechas com chamas nas pontas. Um fato milagroso ocorreu. As flechas voltaram-se contra os algozes. Finalmente foi decapitada e seu corpo levado para as catacumbas.
Esta pintura mostra o corpo da mártir em seu sepulcro e, acima, as cenas dos fatos milagrosos descritos anteriormente. Em 1802, foi descoberto um corpo de uma jovem de aproximadamente 14 anos de idade nas catacumbas de Santa Priscila. O padre Filipo Ludovici, baseado em inscrições junto ao corpo, concluiu ser de Santa Filomena. O corpo foi levado para a Basílica de São Pedro e, posteriormente, para a cidade de Mugnano del Cardinale.
Sua iconografia é a jovem mártir deitada em leito de morte. Em uma das mãos, leva uma flecha e, na outra, flores brancas, símbolo de sua pureza. Se escultura de pé, segura em uma das mãos uma âncora. No século 19, réplicas da escultura de seu corpo inteiro foram levadas para igrejas do mundo cristão, ampliando uma onda devocional à mártir por meio do cordão milagroso de Santa Filomena, um terço e até confrarias. Na capela do Museu de Arte Sacra de São Paulo, há uma escultura da santa com uma relíquia ocupando a base de um altar lateral, similar ao que se vê nesta pintura, do final do século 19 ou início do século 20.
