La première mention de la chapelle, dans le pouillé de la province ecclésiastique de Tours de 1508, est tardive : capellania Sancti Leonardi. Un aveu de 1669 indique que le droit de fondation appartenait au duc de Mayenne. La ferme voisine a été baptisée prieuré semble-t-il sans aucun fondement historique. D'après l'abbé Angot, un fief était attaché à la chapelle et un manoir se trouvait à proximité, mais les éléments documentaires à ce sujet font défaut. On trouvait ici un franchissement antique sur la Mayenne, sur la voie romaine reliant Jublains à Avranches, mis en évidence par des travaux de dragage en 1864 : les vestiges d'un pont en bois, d'une chaussée en terrassement, un important trésor monétaire daté du Ier au IIIe siècle après J.-C., ainsi qu'une borne milliaire élevée sous l'empereur Victorin entre 269 et 271 ont alors été dégagés. La chapelle semble avoir été établie dans la 2e moitié du XIVe siècle, comme l'indique la datation par dendrochronologie de la charpente, qui a donné la fourchette 1361-1381, et celle des peintures murales étudiées par Christian Davy. Il est difficile de tirer des conclusions complémentaires des maçonneries, largement remaniées à plusieurs reprises (la chapelle est en effet convertie en maison puis en étable au XIXe siècle). Il semble possible que les baies des murs gouttereaux, chanfreinées, aient été aménagées à l'époque moderne (?). La redécouverte des peintures murales permet, dans un premier temps, le classement des murs les supportant en 1959, puis l'inscription du reste de l'édifice en 2003. Totalement délabré, le bâtiment est racheté par la commune de Mayenne et fait l'objet d'une importante restauration de 2008 à 2012, qui a gommé les diverses transformations liées à la réaffectation de l'édifice (ouvertures à linteaux de bois, lucarne) et lui a redonné l'aspect d'une chapelle (débouchage de la baie du chœur, remontage des pignons). Les peintures murales ont été restaurées par l'atelier ARCOA.