Historia Inicjatorem budowy i fundatorem był król Francji Ludwik IX Święty, który chciał wznieść pomieszczenie dla jednej z najcenniejszych relikwii świata chrześcijańskiego – korony cierniowej, którą cesarz Konstantynopola Baldwin II zastawił w Wenecji, a Ludwik Święty wykupił w 1239 r. Tam też znalazły się inne relikwie związane bezpośrednio z ukrzyżowaniem Chrystusa, w tym gwóźdź oraz fragment Krzyża Świętego. Cena nabycia relikwii była niemalże trzykrotnie wyższa od kosztów budowy Sainte-Chapelle.

Kaplica stanowiła część dawnego zamku-rezydencji królewskiej Kapetyngów. Została zbudowana w latach 1241–1248 prawdopodobnie przez Pierre’a de Montreuila. Znany jest z licznych przekazów ikonograficznych, w tym z miniatury z Bardzo bogatych godzinek księcia de Berry autorstwa Braci Limbourg.

W średniowieczu kaplica pełniła funkcję wielkiego repozytorium relikwii;