Cette chapelle de style néo-classique tardif a été commandée par Louis XVIII à la mémoire de ses prédécesseurs exécutés, son frère Louis XVI et Marie-Antoinette. Leurs restes ainsi que ceux de 3 000 autres victimes de la Révolution dont ceux de Camille Desmoulins, Danton, Malesherbes et Lavoisier, ont été retrouvés en 1814 à l’endroit où était disposé l’autel.
L’année suivante, les corps de Louis XVI et Marie-Antoinette furent transférés à la basilique de Saint-Denis. Deux sculptures de marbre représentent le couple dans la chapelle, « agenouillés au pied de la Religion ». Située dans le parc Louis XVI, la chapelle est considérée par beaucoup comme l’édifice religieux le plus original de l’époque.
Chaque 21 janvier, une messe commémorative est donnée par les légitimistes (qui prônent le retour à la monarchie) pour le repos des deux monarques décapités.