L'église Sainte-Catherine ne suffisant plus à accueillir une population là encore grandissante, l'abbé Bovis, curé du Cannet décide d'en construire une plus spacieuse et plus claire.

De nombreux Cannettans offrent de l'argent ou des dons, mais la municipalité refuse de participer à l'entreprise. L'abbé Bovis réalise alors un tour de France afin de récolter des fonds pour sa construction. "On le vit passer sur toutes les routes, visiter les bourgades et les villes. Vivant de privations, éloquemment il mendiait partout une obole pour la future église". À son retour, il reçoit un terrain en centre-ville. Les travaux commencent le 1er octobre 1877, toujours sans l'accord de la municipalité. Celle-ci avait tenté de dissuader l'abbé Bovis, lui conseillant plutôt d'agrandir Sainte-Catherine, ce qui aurait contribué à faire "disparaître toute discorde entre les divers hameaux de la commune". L'église est achevée avec difficulté en 1884.

Ouverte au culte le 2 avril 1882, elle est consacrée église paroissiale en 1907 et baptisée Église Sainte-Philomène, conformément à son souhait. En effet, il ramena d'un "pieux pélerinage" à Ars la dévotion à cette sainte. Le prêtre, qui a eu de fréquentes entrevues avec Jean-Marie Baptiste Vianney dit le curé d'Ars, fit le voeu de bâtir une église dédiée à la "radieuse martyre", la seule sainte canonisée sans que l'on connaisse historiquement sa vie. Selon la tradition, trouvée morte à Rome en l'an 275, ses reliques découvertes en 1802 dans les catacombes de la ville auraient provoqués de nombreux miracles. Mais il est apparu que sa légende était fausse. La congrégation des rites du Vatican décida en 1966 de faire disparaître Sainte Philomène du calendrier.