W 1793 r., w trakcie ostatniej przebudowy, w dawnych pokojach wieżowych Łaźni urządzono kaplicę. Projekt pochodził prawdopodobnie od Domenica Merliniego. Obecny wygląd kaplicy znacznie różni się od pierwotnego. Dziś jest to niewielkie i dość ciemne wnętrze na planie prostokąta, o wysokości dwóch kondygnacji, wyłożone żółtym i szarym stiukiem – materiałem zdobniczym naśladującym marmur. Przestrzeń kaplicy jest ujęta kolumnami i pilastrami o głowicach kompozytowych, które dodają monumentalności i powagi niewielkiej przestrzeni. Ponad obiegającym wnętrze gzymsem znajdują się półokrągłe okna, całość zaś jest nakryta kopułą, wpuszczającą do środka niewielką ilość światła. Kaplica zaraz po swym powstaniu była zdobiona stiukiem szarym i purpurowym – naśladującym porfir. Niewłaściwa rekonstrukcja w 1922 r. zmieniła kolor wnętrza, którego dzisiejszy wygląd harmonizuje z wystrojem środkowej sali pałacu – Rotundy. Za czasów Stanisława Augusta w kaplicy znajdował się rzeźbiony w drewnie ołtarz projektu Jana Chrystiana Kamsetzera – obecnie zaginiony. Ze sprzętów religijnych znajdowały się tu również: krucyfiks, lichtarze z brązu oraz trzy klęczniki. Obecnie wyposażenie stanowią dwie konsole w kształcie uciętych kolumn o marmurowych blatach. Wykonał je Domenico Bartoli w technice scagliola, czyli w stiuku zdobionym wstawkami z tego samego tworzywa, lecz o innej barwie.