La Capella de l'Antic Hospital està ubicada en el conjunt monumental de l'Hospital de la Santa Creu i de la Casa de Convalescència, i és un edifici catalogat com a monument historicoartístic d'interès nacional.
Una butlla del papa Benet XII va fer possible la construcció, a partir del 1401, del conjunt hospitalari de la Santa Creu. Aquesta butlla fundacional ratificava l'acord entre el Consell de Cent de la ciutat, el bisbat i el capítol de la catedral de reunir en una sola institució tots els serveis hospitalaris que hi havia a la ciutat en aquells moments. L'Hospital de la Santa Creu es va crear en un context en què Barcelona estava en plena expansió econòmica, i la nova institució va néixer sota un modern concepte de gestió centralitzada.
Es tenen notícies de l'església gràcies a una concòrdia del 1402 entre el rector de Santa Maria del Pi, Guillem Carbonell, els administradors de l'hospital i el Consell de Trenta. A conseqüència d'això, el bisbe de Barcelona va autoritzar els administradors de l'hospital a construir una església, amb diverses capelles i altars. La Capella es va acabar de construir l'any 1444, a la part sud-oest del conjunt, sobre una estructura anterior, pertanyent a l'antic hospital d'en Colom. Al segle XVIII va ser molt reformada, amb l'afegit d'una nova volta perforada per una llanterna i l'obertura d'un portal barroc, decorat amb una imatge al·legòrica de la caritat, obra de Pere Costa (1730).
Més endavant, entre els anys 1930 i 1960, gràcies a les diverses actuacions de restauració del conjunt arquitectònic de l'hospital, es va poder recuperar la volta de canó (romànica) de la Capella, pertanyent a l'edificació del segle XIII, i algunes voltes dels segles XV i XVI.
Al final del segle XIX, l'hospital havia quedat desbordat pel creixement de la ciutat i es va traslladar a la nova seu de l'Hospital de Sant Pau (la construcció del qual va anar a càrrec de Lluís Domènech i Montaner entre el 1902 i el 1930). El 1926, l'Ajuntament de Barcelona va comprar l'edifici antic i en va començar la reconstrucció. La Capella es va destinar a activitats culturals i el 1968 s'hi va presentar una gran exposició retrospectiva de Joan Miró. A partir del 1994, s'ha dedicat a presentar les obres dels artistes emergents de la ciutat.