La Chapelle expiatoire a été construite à l’emplacement de l’ancien cimetière de la Madeleine (où avaient été inhumés les corps de Louis XVI et de Marie-Antoinette avant leur transfert à la basilique Saint-Denis le 21 janvier 1815).
Elle est classée au titre des monuments historiques depuis le 22 juillet 1914.

Sosthène de La Rochefoucauld (Duc de Doudeauville, aide-de-camp du comte d’Artois et futur Charles X), propose en 1815 la création d’un monument expiatoire en mémoire du roi Louis XVI et de la reine Marie-Antoinette. Louis XVIII commande alors à l’architecte Pierre-François-Léonard Fontaine, une chapelle commémorative achevée en 1826. Il construit sur un jardin élevé de 2 mètres, une cour d’honneur bordée de cénotaphes (dédiés aux gardes suisses tués en 1792 lors de l’arrestation du roi), qui mène à la chapelle. En 1862, les cyprès qui entouraient la chapelle ont été coupés et le square Louis XVI a été créé autour.

La composition est inspirée du Couvent de la Reine, élevé par Richard Mique à Versailles.
de style néoclassique tardif est entourée d’une enceinte, avec un
Au fond, un portique à fronton de style dorique, donne accès à la chapelle. Le plan est centré en croix grecque. Une coupole et des demi-coupoles entourent le massif cubique.

À l’intérieur, trois voûtes à caissons éclairés par un oculus dans leur partie supérieure, contrebutent la coupole centrale également à caissons, ajourée et reposant sur des pendentifs. L’autel de la crypte en marbre noir et blanc, marque l’endroit de l’inhumation de Louis XVI.