L'église Sainte-Philomène est construite à l'emplacement d'une ancienne chapelle de pénitents blancs, mentionnée depuis la fin du 16e siècle dans les livres cadastraux (Magnaudeix). Celle-ci est ruinée en 1638. Ainsi, à partir de 1641, les pénitents blancs de Comps utilisent la chapelle Saint-Jean, possession des hospitaliers (Référence du dossier : IA83003300). Une chapelle Notre-Dame semble nouvellement érigée en 1668 (on lui réserve une cloche) mais une "chapelle de pénitents dite de Saint-Joseph", où poutres et solives de la tribune sont à vérifier, est visitée par l'évêque en 1703. Effectivement, à partir de 1705, lors des visites du commandeur, la chapelle de pénitents se distingue manifestement de la chapelle Saint-Jean, apparaissant dans les confronts. Ainsi, la partie la plus ancienne de l'église Sainte-Philomène correspond à la chapelle de pénitents et aurait été construite dans la seconde moitié du 17e siècle ou au début du 18e siècle. Le chanoine Malausse la place sous le vocable de Notre-Dame de la Miséricorde (et la date de 1703) et une enquête de 1845, sous le vocable de "l'Assension". Il s'agit vraisemblablement de la même chapelle. Son adresse actuelle, place Notre-Dame, et les registres paroissiaux semblent valider l'hypothèse du vocable Notre-Dame.

Les citoyens de la commune s'y réunissent au moment de la Révolution française.

En 1825 et 1838, la nécessité de renforcer le mur de soutènement de la place de la chapelle est souligné. Déplorant la petite taille de l'église paroissiale Saint-André, l'ancienne chapelle de pénitents est envisagée comme nouvelle paroissiale. Malgré ses besoins en réparations et en agrandissement (1845), elle est érigée en paroissiale dès 1855. Entre 1856 et 1857, une sacristie est construite et l'autel est remplacé. Ses toitures sont en mauvais état en 1859. Entre 1870 et 1890, le transept est réalisé ainsi qu'une extension vers le nord, sur une terre appartenant à Léopold Sauzède. Les travaux achevés, l'église est bénie le 18 octobre 1888 et consacrée le 21 mai 1890 par par Mgr Frédéric-Henri Oury. Dans l'autel sont notamment placées des reliques de saint Didier et de sainte Philomène. En effet, la sainte bénéficiait d'un culte dynamisé depuis la découverte de son tombeau dans les catacombes romaines en 1802.

Entre 1971 et 1976, l'entreprise SOTRAPUCO refait la toiture (la sacristie est hors d'eau) et met en place le chaînage de la nef et du transept. La charpente est reprise par Demi et fils et une nouvelle installation électrique est posée. En 1989, le parquet est enlevé (SOTRAPUCO). En 2002, la porte d'entrée est changée (Basso menuiserie). Au cours du 1er quart du 21e siècle, d'autres travaux sont effectués : mise aux normes électriques, installation du chauffage au gaz et nouvelle réfection de la toiture (sacristie).