L’histoire de la chapelle remonte au XIIIe siècle, époque où celle-ci devient un hôpital (ou Maison-Dieu) tenu par des chanoines. De cette construction primitive ne subsistent que trois travées extérieures. Brûlée pendant les guerres de Religion, puis reconstruite, elle accueille à partir de 1697 une nouvelle congrégation, celle des sœurs hospitalières de Sainville, fondée par Mère Marie Poussepin.
Pendant la guerre de 1870, la chapelle ouvre ses portes aux blessés allemands et français qui tombent à Loigny. Ils sont également soignés par sœur Saint-Henri. Selon la tradition, elle se serait opposée avec courage aux soldats bavarois qui tentaient de les lui enlever. Grâce à la générosité de familles reconnaissantes, sœur Saint-Henri poursuivra la restauration de l’édifice, mais contrairement à l'église proche, la chapelle n'est pas à ce jour protégée au titre des Monuments historiques. L'association pour la sauvegarde de la Chapelle et du patrimoine local assure actuellement son entretien et sa mise en valeur.