La rue Sainte-Philomène est une voie publique, longue de 440 mètres. Elle naît perpendiculairement à l'avenue François-Frizac. Elle suit un parcours rectiligne, orienté au sud-est, parallèle à l'allée des Demoiselles et à la rue Léo-Lagrange. Elle croise successivement la rue d'Auriol, la rue Saint-Luc, la rue Georges-Picot et la rue Louis-Marc-Demouilles. Elle se termine en rencontrant la rue des Pyrénées.
Les stations de vélos en libre-serviceVélôToulouse les plus proches se trouvent sur les mêmes voies : les stations no 112 (47 allée Branly), no 115 (8 allée des Demoiselles), no 118 (2 place du Busca) et no 127 (1 rue Bégué-David).
La rue Sainte-Philomène est tracée en 1880 dans le nouveau quartier que fait lotir Xavier d'Auriol-Maison (1836-1888) sur la vaste propriété qu'il possède au sud de l'avenue François-Frizac, entre l'allée des Demoiselles et le chemin du Sauzat (actuelle rue Léo-Lagrange)[2]. La rue Sainte-Philomène en constitue l'axe principal. D'abord ouverte du côté de l'avenue François-Frizac, elle est progressivement prolongée jusqu'à la rue des Pyrénées[1].
no 32 : maison. Inscrit MH (1992, façade sur rue et toiture, perron, piliers et grilles de l'entrée) et Patrimoine XXe siècle (2007)[6]. La maison, construite vers 1914, est représentative de l'influence de l'Art nouveau dans les habitations bourgeoises au début du XXe siècle. La maison s'élève en retrait par rapport à la rue et le jardin est fermé par un mur. Il est percé à gauche d'un large portail en ferronnerie, dont les volutes portent le monogramme AL et la date 1808. La maison, large de deux travées, s'élève sur deux étages. Au rez-de-chaussée, le côté gauche est ouvert par une grande arcade voûtée en anse de panier, tandis que sur le côté droit, un escalier monte au 1er étage et à la porte d'entrée. La façade est enduite et mise en valeur par le dessin du chambranle de la porte et des fenêtres, souligné par un décor de volutes et des agrafes en stuc aux motifs feuillagés. De plus, les fenêtres ont des balconnets aux garde-corps en ferronnerie. L'élévation est surmontée d'une frise en céramique orange et vert[7].