En 1904, le corps du curé d'Ars fut extrait de sa tombe pour être exposé dans la chapelle de la Châsse, et son coeur conservé à part. Ce n'est qu'après sa canonisation en 1925 que fut prévue la construction d'un tombeau pour le coeur du saint, proclamé en 1929 patron de tous les curés de l'univers, comme le rappelle la dédicace gravée sur le linteau de la porte. L'avant-projet est dressé en octobre 1930 par les architectes lyonnais Gabriel et Louis Mortamet, père et fils, le projet définitif en mars 1931. L'architecture de l'édicule et son décor doivent s'harmoniser avec la basilique voisine : l'orfèvre A. Cateland et le peintre G. Décôte, qui ont travaillé dans cet édifice, se voient confier la réalisation du décor intérieur, Arnaud et le marbrier sculpteur Bornarel, de Villefranche-sur-Saône (correspondance de l'architecte) , celle de la taille des pierres et de la sculpture ornementale. La chapelle abrite également la statue du curé d'Ars en prière (1867) , destinée à l'origine à son tombeau dans la nef de l'église, et qui n'avait pu y trouver place.