Es tracta d'una capella de dimensions considerables (7'5 metres per 20).
El traçat d'aquesta capella és molt similar al de Sant Pau del Camp. L'interior de la nau conserva l'estructura romànica presidida per un absis.

Davant de la façana principal, a la Plaça del Pedró, hi ha el monument de Santa Eulàlia. La font que està al peu de la Santa va inaugurar-se el 1826 i fou tot un esdeveniment ja que va dotar d'aigua el barri. La imatge actual de Santa Eulàlia (l'original del 1623 va ser destruïda durant la guerra civil) fou obra de Frederic Marés (1952)

Aquesta capella fou construïda al mateix temps que la leproseria a la qual pertanyia. Aquesta leproseria la va fer construir entre els anys 1141 i 1171 el bisbe Guillem de Tarroja per tal d'allunyar els leprosos de la Ciutat. L'hospital s'havia construït, aïllat, a la cruïlla dels camins de Montjuïc i de Llobregat, que arrencaven de la Porta Bisbal (Plaça Nova) i del Portal Nou (Carrer de la Boqueria), respectivament.
Més endavant, tot i que l'emmurallament del Raval el va incorporar dins del recinte urbà, no se'n va modificar la destinació i es va mantenir al mateix indret fins l'any 1906, malgrat els diversos intents d'allunyar els leprosos de la ciutat.
L'hospital de leprosos ocupava tota una illa de cases definida pel carrer del Carme i Carrer Hospital, i consistia en un cos d'edificació regular que partia de l'església i que s'allargava de manera que semblava un pavelló. A partir de 1401 va passar a dependre de l'Hospital de la Santa Creu i va conservar el mateix aspecte original fins a mitjans del segle XVIII, quan l'edificació del seu entorn el va deixar tancat en una petita illa de cases. Encara va quedar més reduït quan el 1821, després de la supressió del cementiri de l'hospital, es va enderrocar l'atri de la capella per tal de formar amb totes dues àrees, l'actual Plaça del Pedró. L'Hospital va ser compensat amb una autorització que li va permetre edificar tota l'Illa de cases segons les noves alineacions, la qual cosa va suposar que darrera una façana neoclàssica uniforme i interessant hi quedessin ocultes les construccions romàniques.

El 1906 la leproseria es va traslladar a Horta, i la capella va caure en desús durant dos anys fins que l'administració de l'Hospital de la Santa Creu la va cedir a les Carmelites de l'Antiga Observança, les quals la van utilitzar, precàriament, fins que, arran de la Setmana Tràgica es va haver de substituir per la parròquia cremada del Carme.

La capella va tancar les portes al culte l'any 1913 i va deixar de prestar el servei parroquial. D'aleshores ençà el solar de l'hospital va ser ocupat per cases de veïns, que alhora van envair una part de la capella fins al punt que la van deixar gairebé amagada. Només en va quedar visible una part de l'absis a l'interior del pati de l'illa de cases. Durant molts anys s'hi havia d'accedir pel vestíbul de la casa número 105 del Carme o des d'una escala de veïns del carrer Hospital. Finalment, a mitjans dels anys 90, l'Ajuntament de Barcelona va restaurar la capella i aquesta torna a ser visitable des de la seva porta principal que dóna a la Plaça del Pedró.