La chapelle a été construite en 1886, à la naissance de la station balnéaire d'Onival les Bains à la fin du XIX siècle. Le découvreur de la plage qui deviendra station balnéaire est la peintre Firmin Girard. Un homme d'affaires entreprenant, Monsieur Louis Gros, décide alors de lancer la station balnéaire d'Onival. Il achète tous les terrains de la colline et crée une voierie nouvelle. En moins de 20 ans, on voit sortir 300 magnifiques villas dont la plupart ont été conçues selon les plans de grands architectes parisiens. La clientèle de la nouvelle station est cossue.
Considérée comme une ville d'opéra comique par les chroniqueurs mondains, l'église Saint Pierre d'Ault étant trop éloignée, l'idée naît dans ce public mondain de la belle époque de faire construire une chapelle. Une souscription privée est lancée dès 1897. Le promoteur Louis Gros offre un terrain pour la construction de la chapelle.
Aujourd'hui, après les destructions des deux guerres et les ravages des nombreuses tempêtes, la disparition de l'hôtel Continental, l'ancien phare, et les plus belles villas, seule la chapelle a résisté, dernier témoin d'une époque brillante qui vit la fortune de ce petit coin de côte picarde.
Pendant l'été, la chapelle est ouverte tous les jours, jusqu'aux journées du patrimoine.