Segons una antiga llegenda, l’església de Sant Sadurní de Tolosa havia estat erigida pels francs durant el setge de la ciutat de Barcelona, i poc després el rei Lluís el Piadós, en entrar a la ciutat, hauria fundat, junt amb l’esmentada capella, el monestir benedictí de Sant Pere de les Puelles.
Tot i que això són llegendes, sembla segura l’existència d’una petita església dedicada a sant Sadurní que ha deixat poc rastre en la documentació medieval. Al costat d’aquesta capella es devia erigir a mitjan segle X el monestir de Sant Pere de les Puelles. Se’n fa ressò una escriptura de l’any 1076 que esmenta un “altare quod est consecratum in honore sancti Saturnini martiris cujus ecclesia sita est in territorio barchinonensi prope ecclesiam Sancti Petri apostoli cenobii puellarum”. Posteriorment, en l’altar d’aquesta capella, segons un document del 1089, fou jurat el testament sacramental de l’abadessa Adaleda.
Sembla que al segle XII l’església de Sant Sadurní desaparegué absorbida pel monestir de Sant Pere de les Puelles. A l’interior de la nau del temple monacal es conserven unes impostes decorades que es diu que haurien format part de l’antiga capella de Sant Sadurní.