Sin da quando la Sindone fu trasferita da Chambéry a Torino nel 1578 per soddisfare la richiesta di pellegrinaggio del cardinale di Milano, Carlo Borromeo, il problema di una sede degna per la preziosa reliquia fu al centro delle preoccupazioni della dinastia sabauda. Il progetto degli architetti Ascanio Vitozzi (1539-1615) e Carlo di Castellamonte (1560-1640) per una grande cappella ovale in testa al duomo di San Giovanni, ben addentro al cortile del palazzo ducale, fu avviato nel 1610, ma venne interrotto nel 1624. Nell’esplicitare l’intento di appropriarsi dello spazio rituale della reliquia, costruendo una cappella palatina a uso privato dei duchi di Savoia, esso fissava il tema progettuale e la scelta dei materiali: bronzo dorato per capitelli e basi delle colonne e marmo nero di Frabosa – «oro et negro», nelle indicazioni di Carlo Emanuele I. Nel 1657 il cantiere riaprì sulla base di un nuovo progetto dello scultore luganese Bernardino Quadri (†1695), che abbandonava la forma dell’ovale a vantaggio di una rotonda sopraelevata, posta al livello del piano nobile del palazzo ducale e affacciata verso l’interno del duomo, oltre la parete sfondata del coro: raggiungibile attraverso due rampe di scale, la cappella diventava il principale fulcro prospettico della chiesa. Giunta alla trabeazione del primo livello, nel 1665 la costruzione fu però interrotta per timori statici, creando i presupposti per l’intervento dell’architetto teatino Guarino Guarini (1624-1683), giunto a Torino alla fine del 1666.
Guarini riuscì a fare dei limiti della fabbrica di Quadri i punti forti del proprio progetto, sviluppando una straordinaria struttura a torre che trasfigurava l’interno della cappella in un’immagine di ascesa vertiginosa, segnalata all’esterno nella forma singolare di guglia traforata. Modificato il piano di imposta, innalzò un tamburo aperto da alti finestroni con sostegni attraversati da una galleria che divideva e consentiva di incanalare pesi e spinte della cupola sulle murature esterne. La cupola, così fuori dall’ordinario, è una spettacolare impalcatura di sei giri di archi sovrapposti disposti in modo tale da restituire in pianta la proiezione di altrettanti esagoni ruotati in degradazione prospettica. L’insolita struttura voltata, completata nel 1683, prende la forma di un canestro rovesciato scorciato illusoriamente verso l’alto, dove, sospesa a mezz’aria, una grande stella lapidea a dodici punte filtra la luce proveniente dalla lanterna, misteriosa e coinvolgente immagine del divino. La superficie lapidea dell’interno, in marmo nero venato di grigio, è intessuta da una fitta trama di segni allusivi, dai capitelli bronzei con i simboli della Passione delle paraste dell’ordine maggiore ai chiodi che disegnano la faccia degli arconi del bacino d’imposta. In occasione del restauro in corso per recuperare i danni del devastante incendio del 1997, sono emerse sulle pareti della sacrestia, dietro le armadiate, i tracciati in scala al vero dei disegni esecutivi di Guarini per il rivestimento lapideo della cappella. Nel 2018 si concludono i lavori di restauro e viene riaperta al pubblico.

1656 −Progetto di Bernardino Quadri;

1657-1665 − Avvio della costruzione;

1667-1682 − Innalzamento della cupola su progetto di Guarino Guarini;

1683-1694 − Rifinitura e decorazione degli interni.

1990, 4 maggio - un pezzo del cornicione interno della cupola precipita dul pavimento della cappella che viene chiusa ai visitatori per motivi di sicurezza.

1997, 11 aprile - proprio mentre era iniziato lo smontaggio delle impalcature interne, al termine del restauro, si sviluppa il grave incendio che danneggia il capolavoro di Guarini.

2018, 27 settembre - inaugurazione ufficiale per la riapertura al pubblico della cappella, dopo la conclusione dei complessi lavori di restauro,.