Kaplica została zbudowana na początku XIV wieku, po epidemii dżumy, podczas której zmarło siedemset osób. Grupie około stu osób, udało się opuścić miasto i schronić wśród winnic na wzgórzach po południowej stronie Zielonej Góry, gdzie przeczekali zarazę. W ramach wdzięczności za opiekę nad mieszkańcami Zielonej Góry, wzniesiono niedługo po zarazie kaplicę poświęconą Maryi. Do budowy użyto drewna oraz pozbieranych w okolicy kamieni polnych. W XV wieku drewnianą konstrukcję zastąpiono murowaną.

W drugiej połowie XIX wieku kaplica należała do zielonogórskiego winiarza, który po jej przebudowaniu zajmował się w niej wyszynkiem wina. Funkcję sakralną kaplicy przywrócono w 1947 roku

Obecnie kaplica znajduje się wśród zabudowy mieszkalnej, jednak jej dawne położenie wśród winnic jest powodem tego, że kaplica jest nazywana "Kaplicą na Winnicy".