Construido durante el período cristiano temprano, en algunos lugares se construto sobre estructuras aún más antiguas, casi con seguridad edificios de la época etrusca-romana en desuso.
En el siglo XII, se llevaron a cabo otras obras de expansión.
Las restauraciones recientes han permitido devolver a la iglesia su antigua gloria, así sacar a la luz numerosas tumbas e incluso un tesoro de alrededor de 500 monedas de oro que se enterraron en su interior, todo ello gracias a la contribución del arqueólogo David Tuci.
Por lo tanto, no parece posible que el tesoro estuviera en la iglesia de San Mamiliano, sino en Sovana, donde se encuentran las reliquias del santo y obispo de Palermo, que murió en 460.
La estructura arquitectónica también presenta numerosos elementos estilísticos románicos, introducidos durante las obras de expansión y renovación que tuvieron lugar en varias fases hasta el siglo XIII.