Seit 1515 war Turin von den französischen Streitkräften besetzt worden. Um die politische Identität der savoyischen Dynastie zu bekräftigen, wurde die Kapelle 1610 von Herzog Karl Emanuel I. von Savoyen in Auftrag gegeben, um die heilige Reliquie des Turiner Grabtuchs zu bewahren, die sich seit Jahrhunderten im Besitz der Familie befand, in der Hoffnung, dass sie die Wahrnehmung der göttlichen Herrschaft und Autorität der Dynastie in der Region wiederbeleben würde. Die Arbeiten an der Kapelle wurden 1624 mit der Grundsteinlegung eingestellt, also zu einer Zeit, als die grassierende Armut und die Pest der öffentlichen Moral einen Schlag versetzten. Es wurde 1657 von Karl Emanuel II. wiederbelebt. Die Fertigstellung der Kapelle dauerte fast 80 Jahre, wobei verschiedene Architekten beteiligt waren, darunter Guarino Guarini, der an der ätherischen Kuppel arbeitete. Im Jahr 1694 wurde das Grabtuch schließlich dort platziert. Die Kapelle wurde nach einem großen Brand im Jahr 1997, der einen Großteil der Kapelle zerstörte, geschlossen. Nach 30 Jahren der Restaurierung wurde die Kapelle 2018 wiedereröffnet.