La chiesa di San Tolomeo è sorta a seguito della demolizione, nel 1540, dell’omonima chiesa che sorgeva presso la catacomba.

Il progetto iniziale, redatto da Antonio da Sangallo il Giovane, prevedeva un imponente edificio dal corpo rettangolare, a tre navate, preceduto da un portico. La tribuna doveva essere di forma ottagonale con al centro un tempietto ottagono. I lavori furono iniziati nel 1543 e poi sospesi dopo la partenza da Nepi di Pier Luigi Farnese nel 1545.

La costruzione riprese solo nel 1588 e terminò nel 1606, portando alla realizzazione di un edificio molto diverso da quello progettato inizialmente. Nella seconda metà dell’800, per iniziativa del frate Vincenzo Pistelli, la chiesa fu interessata da importanti lavori di ristrutturazione. Sul tetto a doppio spiovente fu eretta una cupola in corrispondenza della tribuna e l’abside da rettangolare fu trasformata in semicircolare.

L’interno della chiesa a navata unica è caratterizzato dalla presenza di sei cappelle nella navata e di due nella tribuna.

La costruzione delle cappelle fu iniziata appena dopo il completamento della chiesa nel 1606 e proseguì sino al 1649, anno di realizzazione dello splendido altare ligneo commissionato dalla famiglia Galeotti.

Nel 1695 all’interno dell’altare fu collocata la statua della Madonna della Vittoria o del Rosario.

L’unica cappella affrescata è quella dell’Assunta fatta costruire dalla famiglia Brunetti nel 1606. E’ ora dedicata alla Vergine dei Sette Dolori.

All’interno di questa cappella sono collocate le reliquie di Cecilia Eusepi, beatificata il 17 giugno 2012.

Anche le altre cappelle sono di patronato privato ad eccezione della Cappella di San Domenico, posta sulla tribuna a destra dell’altare maggiore.

Quest’ultima fu realizzata dai Padri Domenicani nel 1632. Il dipinto che abbellisce oggi la cappella non raffigura, però, San Domenico, ma i Sette Santi Fondatori dell’Ordine dei Servi di Maria.

La chiesa, infatti, fu retta dai Domenicani sino al 1911 quando fu affidata dal vescovo Mons. Doebbing ai Servi di Maria.

Nel 1606, a seguito del completamento della chiesa, le reliquie di San Tolomeo furono qui trasferite dalla vicina chiesa di Sant’Andrea e collocate insieme a quelle degli altri martiri sotto l’altare maggiore che fu abbellito, fra il 1663 ed il 1664, da una complessa struttura decorata con la raffigurazione scultorea del Santo.

La scultura, che riproduce San Tolomeo in abiti vescovili giacente su un fianco, fu realizzata da Giovanni Francesco De Rossi.