La petite chapelle de plan carré a été ajoutée au sud de l'église conventuelle, en 1852, l'année où les reliques de sainte Clémentine, martyre romaine du début du IVe siècle, arrivent à Lavaur. La voûte a été peinte par Céroni deux ans plus tard. Sur le mur du fond, une grande toile dont la partie supérieure épouse la forme de la voûte représente l'apothéose de sainte Clémentine (environ 230 x 185 cm) ; elle est l'oeuvre d'Alphonse Guiraud, receveur à Lavaur et date de la même année. Une plaque en marbre conserve la mémoire de la donation d'Etienne Loupiac et de sa fille Pauline. La châsse en bronze acquise par la communauté en 1879 provient de la manufacture d'orfèvrerie et de bronze Poussiègue-Rusand. Les deux angelots qui la surmontent proviennent des ateliers Galard à Marseille et ont été ajoutés en 1882. Ils tiennent un livre qui symbolise le récit du martyr de sainte Clémentine ce qu'indique la page de gauche tandis qu'à droite figure la signature de Marie. La chapelle dispose enfin d'une grille en ferronnerie qui l'isole de la nef de l'église.