El que sembla el primer esment d’aquesta capella és de l’any 1199, que el rei Pere el Catòlic donà a Déu i a Santa Maria, per a l’obra del pont de Fraga, tots els drets que tenia als banys de Fraga. Segurament aquesta donació anava dirigida a l’orde militar de Santa Maria de Montgaudi, que usufructuava el pont de Fraga (1189), tenia la senyoria del castell i que hauria bastit a la vila de Fraga una capella en honor de la Mare de Déu i potser també els hospitals fragatins de Santa Maria i Sant Jaume, d’acord amb les seves advocacions. La vitalitat de l’orde fou efímera, i molt aviat s’incorporà a l’orde del Temple (1206). Segles després trobem esment de Santa Maria la Vella com a capella integrada a l’església parroquial de Sant Pere de Fraga, que també tenia un il·luminador.