L'église étant orientée le choeur vers le nord, la chapelle dédiée à sainte Philomène est dans le bas-côté ouest, à l'extrémité sud. La chapelle comprend un autel surmonté d'un tabernacle. L'autel, situé sur une plate-forme à une marche en bois, est en marbre blanc veiné de gris et en marbre rose veiné de gris. Il est de plan rectangulaire à élévation droite. Le devant d'autel forme une niche encadrée de deux pilastres à élévation galbée et comportant un décor en relief dans la masse. La niche abrite un corps en porcelaine colorée polychrome et habillé. Le gradin d'autel est surmonté d'un tabernacle architecturé accueillant une colonnette à chapiteau de part et d'autre de sa porte. Celle-ci comporte un décor en relief dans la masse. Le tabernacle se prolonge latéralement par deux petites ailes en volute. Le lambris en bois qui court sur les murs de la chapelle est rythmé par des pilastres qui le divisent en travées. Chaque travée présente au niveau du soubassement un panneau mouluré accueillant un décor en relief. Le soubassement est surmonté d'une baguette moulurée. Les pilastres supportent un entablement comportant un décor en relief. L'ensemble est couronné d'une corniche moulurée. La partie supérieure des élévations ainsi que la voute sont ornées d'une peinture monumentale polychrome (IM46105475) appliquée sur enduit. Deux verrières éclairent la chapelle (IM46105474). La chapelle accueille également un bénitier en marbre (non étudié). Elle est fermée par une grille en fer forgé (non étudiée).