Annexa al Palau Reial Major de Barcelona, hi havia hagut una petita capella dedicada a santa Maria. La seva erecció fou, amb tota probabilitat, contemporània a la construcció del Palau, però malauradament ha deixat poc rastre en la documentació. La notícia més antiga de què hom disposa sobre aquesta capella palatina data de l’any 1173, quan el rei Alfons I va fer lliurament de l’“ecclesiam et capellam meam beate Marie que sita est in meo palacio civitatis Barchinone” a la comunitat i confraria de Santa Eulàlia del Camp. És possible que s’hi celebrés el casament del rei Jaume I amb Violant d’Hongria.
Hom ha apuntat la possibilitat que la Reial Capella de Santa Àgata, bastida el 1302 per ordre del rei Jaume II sota la direcció del mestre d’obres Bertran Riquer, i que avui es pot contemplar, ocupa el mateix espai on en altre temps hauria estat emplaçada l’església palatina de Santa Maria; tanmateix, els recents treballs arqueològics portats a terme en aquesta àrea no han confirmat, en absolut, l’esmentada hipòtesi.