D’après les recherches, nous avons pu retrouver des écrits sur la chapelle datant du XIIème siècle, où le seigneur des lieux, vu la piété des hommes de cette époque, fit ériger une petite chapelle dont seule la partie romane subsiste aujourd’hui.
C’est en 1254, que la chapelle prit le nom de : Saint-Denis.
Le 12 décembre 1279, par son testament Jourdaine de Montlaur veut que sur un côté de l’Eglise Saint-Denis d’Artias ont construise une petit chapelle avec autel dédié à Saint-Catherine. 50 sous seront donnés pour qu’un vicaire y tienne perpétuellement la messe et 100 sous pour l’entretien des livres de messe et un autre calice d’argent de l’Eglise de Saint-Denis d’Artias.
Dans une instruction sommaire de 1737, on y lit une description de la chapelle en 1731 : « […]l’entrée en estait libre aux voleurs et a certains animeaux que cette chapelle estait exposée indecence, qu’il menquait a la toiture Beaucoup des tuilles et des planches quelle estait exposée a la pluye…cette chapelle n’avait que vingt pieds de long et dix de larges.« (Arch. Dép. de la Loire, fonds L. Chaleyer. Ms 1177 n°6 et 7)
L’ancienne chapelle du château d’Artias avait, avant la révolution, le titre d’Eglise paroissiale dont la porte d’entrée a été refaite au XVI ou XVIIème siècle. Comme beaucoup de chapelles qui appartiennent à un château, celle d’Artias a été probablement placée sur une ligne de rempart pour se défendre.
source "A la découverte de Retournac, Année 1998", les Amis d'Artias sous la direction de Michel Forestier
La chapelle est classée à l’inventaire des monuments historiques depuis le 23 septembre 1949.