La fecha de su nacimiento se evidencia por el acta del bautismo conservada en la parroquia de la iglesia de San Esteban, ahora catedral de Rovigo, donde aparece como hijo de 'ser Lodovico Filago' y de 'madonna Vienna'. Estudió órgano con el compositor renacentista Luzzasco Luzzaschi, probablemente entre 1601 y 1607; al final de los estudios salió de la ciudad natal y se trasladó a Treviso, donde desde el 2 de diciembre de 1608 se desempeñó como organista de la capilla de la catedral y de la iglesia del hospital de San Giacomo di Schirial, recibiendo un salario de 100 ducados del capítulo de la catedral y 20 del hospital. Durante la estancia en Treviso, que duró hasta 1623, participó en las celebraciones que tuvieron lugar en el monasterio de San Teomisto y en otras iglesias de la zona.

Edición discográfica con obras de Carlo Fillago Mentini

Su servicio en la capilla de la catedral se caracterizó por muchos desacuerdos con los superiores, aunque siempre Fillago había servido con suficiente regularidad como para obtener el 3 de enero de 1613 un incremento de salario de 10 ducados; sin embargo, el haberse alejado de Treviso sin autorización en 1616, le creó una mala imagen; más tarde, en 1621, un enfrentamiento con el director del coro A. Freddi, que lo acusó de exhibicionismo por haber realizado conciertos en la iglesia con el fin de poner de relieve sus talentos virtuosísticos, hizo su estancia en la capilla aún más precaria. La indudable habilidad virtuosistica, que había hecho de Fillago uno de los más famosos y codiciados organistas, había despertado la envidia de Freddi, que llevó el asunto ante el capítulo, invocando las medidas adecuadas.

A pesar de esto el capítulo, representada por G. Canzio, G. Colao y P. Secco, después de consultar con el obispo, el 21 de junio de 1621 llegó a la determinación de que al organista, mientras fuera dependiente del maestro di cappella, se le permitiera realizar conciertos 'todo en la gloria de Dios, en servicio de la Iglesia y en reputación de la música'. Sin embargo, las relaciones entre los dos músicos estaban ahora comprometidas y en cuanto fue posible Fillago se alejó de Treviso.

En 1623 Fillago decidió trasladarse a Venecia, donde en mayo de ese año entró a formar parte de la capilla de San Marco con el cargo de primer organista, después de haber aprobado brillantemente las pruebas a que fue sometido. El servicio prestado en la capilla Marciana, iniciado con buenos auspicios, fue para Fillago particularmente estimulante, especialmente teniendo en cuenta que el maestro di cappella era en ese momento Claudio Monteverdi, junto al cual Fillago desarrolló la mayor parte de su actividad para pasar luego a ejercer su cargo junto a G. P. Berti y posteriormente a Pier Francesco Cavalli. Su salario inicial, primero de 120 ducados, fue llevado en 1639 a 200; se le ofreció además la oportunidad de redondear los ingresos prestando también servicios en otras capillas musicales; en 1631, como organista y director del coro, entró al servicio de la iglesia agregada al ospedale dei Derelitti a SS. Giovanni e Paolo, sucediendo a Francesco Cavalli, y también fue el encargado de instruir a los novicios con un salario adicional de 20 ducados más sobre los 40 ya asignados. Simultáneamente asumió otros compromisos en diversas congregaciones, incluyendo el ospedale di San Lazaro dei Mendicanti, y pudo así alcanzar una discreta posición económica. Sin embargo, a su muerte en Venecia el 23 de octubre de 1644, dejó a la familia en condiciones de extrema pobreza, tanto que el monasterio proveyó los costos para el funeral.

Compositor dedicado principalmente a la producción de música sacra, en la que demostró adherir a las nuevas instancias propuestas por la afirmación gradual del estilo monódico, tanto en los motetes para voz solista como en los madrigales, a los que dedicó una parte insignificante de su producción artística, Fillago adoptó la técnica del bajo continuo, no sólo como apoyo de las voces, sino también confiándole la tarea de intr

oducir las palabras de apertura. Mucho influyó en el estilo de Fillago la experiencia adquirida en la escuela veneciana, y en particular de Claudio Monteverdi.

Todas las colecciones publicadas de Fillago comprenden motetes solos y música de iglesia de tipo concertato a pequeña escala de un tipo ampliamente cultivado en las iglesias italianas del norte en ese tiempo. De la producción musical de Fillago, toda de género vocal y estrechamente relacionada con las actividades dentro de la capilla Marciana, se conservan en particular, aunque mutiladas, las partes sobrevivientes de soprano y soprano I, en la Biblioteca comunal Malatestiana de Cesena.