La chapelle est fondée par la marquise jeanne de Cambiaire en 1875. Dédiée à la Vierge Marie, la chapelle est consacrée le 10 mai 1878 par le pape Léon XIII. La chapelle comprend un caveau funéraire où reposent les membres de la famille de Cambiaire. Son dernier occupant est le baron François du Sart de Molembaix décédé en 1963.

Après l'incendie du château en 1944, le lieu est resté abandonné pendant plusieurs décennies. La chapelle était encore en bon état dans les années 1990 : les décors peints intérieurs étaient encore parfaitement lisibles et en bon état. Mais depuis le début des années 2000, l'effondrement de la toiture a contribué a dégrader fortement l'ensemble et à détruire une partie du décor.

Le château a obtenu, en 2023, le financement de la fondation Bern pour assurer la restauration du donjon et de la chapelle.

Au bas de la propriété, non loin du portail donnant sur la route, la marquise de cambiaire avait recréé une grotte consacrée à la Vierge à la manière de la grotte de Lourdes, en guise de protection pour sa fille Jeanne, seule enfant vivante sur les quatre nées. Un chantier a donc été mené pour créer de toute pièce une petite caverne devancée par une place. De nombreux offices y étaient célébrés et des photographies montrent que de nombreux ex voto y étaient déposés. La grotte s'est effondrée une fois mais avait été reconstruite. Tous les 15 août, avait lieu un pèlerinage important menant à cette grotte et à la Vierge au châtaignier, située dans un tronc creux juste à côté. Il semble que l’idée de mettre cette sculpture au creux d’un châtaignier émanait de Gabriel Lafont, personnalité de Saint-Étienne (notaire, artiste et photographe). La grotte a fini par s'effondrer de nouveau mais la statue de la Vierge a été conservée dans le châtaignier jusque dans les années 2020. Elle a été transférée dans la chapelle en raison de son mauvais état.