הקפלה נבנתה החל משנת 1129, לבקשת רוג'רו השני, מלך סיציליה,[1] היא הוקמה תחילה ככנסייה קהילתית על ידי הארכיבישוף פייטרו (Pietro) מהארכידיוקסיה של פלרמו (אנ'), והועלתה לדרגת כנסייה קולגיאטית (אנ'). הוקדשה ב-28 באפריל 1140 כקפלה פרטית של משפחת המלוכה על ידי הארכיבישוף רוג'רו פסקה (Ruggero Fesca) בנוכחות ראשי הכמורה של הממלכה. העבודות הושלמו בשנת 1143 עם חנוכתה שנחגגה ב-29 ביוני ודרשה מהללת שנישאה על ידי הארכיבישוף פילאגטו מצ'רמי מטאורמינה. כתובת בשלוש שפות (לטינית, יוונית-ביזנטית וערבית) בחלקה החיצוני של הקפלה מציינת בניית שעון אסטרונומי בשנת 1142.

בתקופת הרנסאנס בסיציליה הקציב אלפונסו החמישי, מלך אראגון 20 אונקיות זהב מדי שנה לתחזוקת הקפלה.

בשנת 1458, מימן המלך חואן השני, מלך אראגון עבודות שיקום לתיקון הגג. בזכות העבודות שבוצעו בחצר אראגון בנאפולי, שיתוף פעולה להקמת שער הניצחון בקאסטל נואובו, מתועדות הפעילות הראשונה של הפסל דומניקו גאג'יני (אנ') בפלרמו בשנים 1460 עד 1463. העבודות כללו שחזור, שיקום ותחזוקה של פסיפסים, ערבסקות והַטְלָאוֹת תַּשְׁבֵּץ (אנ'), של חפצי שיש קיימים. עבודות שתמורתן קיבל 60 אונקיות זהב. ב-1482 שוקמו ציורים נוספים. ב-1506 מימן פרננדו השני, מלך אראגון את הפסיפסים על הקיר הדרומי החיצוני וכנראה גם החיפוי בשיש צ'יפולינו (אנ') בחלק התחתון.

בשנים 1716 ו-1753 נמשכו עבודות השיפוצים של שיקום, שיחזור ובניית פסיפסים חדשים, של המזבח הגבוה, והקמת בניית פסל השיש המתאר את סן פייטרו, מאת ג'ובאני בטיסטה רגוזה (אי'). יצרן הפסיפסים מאטיה מורטי (Mattia Moretti, מת ב-1779), שפעל בסדנה ברומא, נקרא על ידי קרלוס השלישי, מלך ספרד בשנת 1753 במהלך המנדט שלו כמלך סיציליה, לשחזר את קישוטי הפסיפסים היקרים. על הקיר החיצוני הוכן ציור חדש, אלגוריה של הרגע ההיסטורי המסוים, המבוסס על אירועי דוד ואבשלום, המאופיין במדליון בו משוחזרים הפרופילים של פרננדו הראשון, מלך שתי הסיציליות ואשתו מריה קרולינה מאוסטריה.

מסיבות לוגיסטיות וגודל הכנסייה נהגו להשתמש בה לארח אירועים מינוריים בלבד, רק קתדרלת פלרמו שימשה כאתר לחגיגת הטקסים החשובים ביותר: הכתרות ונישואים מלכותיים. עם זאת, ב-1810 הייתה הקפלה המקום בו נטבל השליט לעתיד פרננדו השני, מלך שתי הסיציליות, בנם של פרנצ'סקו הראשון ומריה איזבלה מספרד.

זה היה האתר שבו ב-1807 נישאה מריה כריסטינה מנאפולי וסיציליה, בתו של פרננדו הראשון, מלך שתי הסיציליות לקרלו פליצ'ה מסבויה, רוזן ג'נובה ולעתיד מלך סרדיניה, וב-1809 נישאה בו מריה אמליה מנאפולי וסיציליה ללואי פיליפ, מלך הצרפתים, דוכס אורליאן ולעתיד מלך צרפת.

לוח תבליט שהוצב בפורטיקו מנציח את לידתו של פרדיננדו בנאפולי ב-1800, הבן הבכור של פרנצ'סקו הראשון, מלך שתי הסיציליות ואשתו מריה קלמנטינה, שמת כמה חודשים אחר כך, זמן קצר לפני שאימו מתה משחפת.

מחקר מעמיק על קפלה פלאטינה נערך על ידי האדריכל הרוסי אלכסנדר פומרנצ'ב ניקנורוביץ', הניתוח המונומנטלי והמפורט של העבודות שנכללו בו זיכה אותו בתואר חבר האקדמיה הקיסרית באדריכלות (אנ') בסנקט פטרבורג בשנת 1887. העבודה כללה פירוט עם איורים ותמונות של 172 סצנות פסיפס המלוות את היצירה עם רפרודוקציות גרפיות של התגליפים והתחריטים של תקרת העץ המשוכללת. בין הסופרים הידועים שביקרו ושיבחו את נפלאות הקפלה במהלך הטיול הגדול נמצא גם גי דה מופאסאן שבמהלך ביקורו בפלרמו בשנת 1885, הוא תיאר את הקפלה כ"הכנסייה היפה ביותר בעולם, התכשיט הדתי המפתיע ביותר שמחשבה אנושית חלמה עליו".

הקפלה נפגעה ברעידת אדמה בספטמבר 2002, ועברה שיפוצים שהושלמו ביולי 2008. פרויקט השיקום, שאותו הוביל האדריכל גווידו מלי (Guido Meli), מנהל "המרכז האזורי לשיקום" באזור סיציליה, מומן על ידי הפטרון הגרמני ריינהולד וירט (Reinhold Würth) בעלות של יותר משלושה מיליון אירו. העבודות בוצעו על ידי קבוצה של משפרי מורשת תרבותית בהנחייתו הטכנית של האדריכל מריו לי קסטרי (Mario Li Castri).

מיסה נערכת בקפלה בכל יום ראשון בשעה 10:00 בבוקר. שירותי התיירות מנוהלים על ידי הארגון המקומי, קרן פדריקו השני (Fondazione Federico II), כאשר הכניסה לכנסייה ולארמון המלכותי היא בכיכר הפרלמנט (פיאצה דל פרלמנטו), שם ממוקם משרד הכרטיסים.

מאז 3 ביולי 2015 מהווה הקפלה חלק מאתר המורשת העולמית של אונסק"ו במסגרת האתרים הערבים-נורמנים בפלרמו והקתדרלות של צ'פלו ומונריאלה.