El espacio donde hoy se encuentra la capilla de las Santas fue alzado en el siglo XVII según el proyecto del fraile carmelita Josep de la Concepció para dedicar una capilla al Santísimo Sacramento. Con la planta de cruz griega y cúpula central, el 1889, con la construcción de la nueva capilla del sacramento en el solar del camposanto grande, la capilla vio dividido su espacio: una parte como capilla de la Virgen del Carmen y otra como almacén.
La fisonomía actual de la capilla es obra del arquitecto Antoni Pineda, que en los años cuarenta del siglo pasado, recibió el encargo de rehabilitarla porque quedó destruida durante la Guerra Civil. Se adecuó de nuevo todo el espacio, ahora dedicado a las santas Juliana y Semproniana, con dos urnas que contienen reliquias de las santas y un retablo en bajorrelieve con la representación de Cristo y las santas, obra del escultor Jordi Puiggalí.
En 1944, en el crucero derecho se colocaron los restos del Doctor Josep Samsó i Elias, rector de la parroquia asesinado en 1936, que fue beatificado en el año 2010. Muy cerca encontramos una estancia con objetos y fotografías en su memoria.
En 1948 finalizó la colocación de las grandes pinturas de Miquel Massot, el mejor colaborador de Josep Maria Sert, que llenan todos los paramentos y narran episodios históricos relacionados con el culto de la ciudad a sus patronas.