C'est dans cette chapelle que sainte Marguerite-Marie reçut ses principales révélations, illustrées dans le choeur. La châsse en argent doré abritant ses reliques se trouve dans une chapelle à droite. Celle de son confesseur Claude de La Colombière, canonisé en 1992, est dans la chapelle de La Colombière, en face du musée du Hiéron.