La chapelle est dédiée à Sainte-Anne parce que parmi les premiers colons venus s’établir à Sainte-Marie, plusieurs provenaient de Sainte-Anne de Beaupré et étaient d’origine bretonne.  Ceux-ci vouaient un culte à Sainte-Anne, patronne des marins.

Une première chapelle de bois fut érigée en 1778, elle fut remplacée en 1832 par une nouvelle, en pierre des champs.  La chapelle actuelle a été construite en 1890, selon les plans de l’architecte Georges-Émile Tanguay.  De dimensions plus importantes, on la construisit autour de l’ancienne, qui fut plus tard démolie afin d’aménager l’intérieur.

Elle est de style néoclassique à l’extérieur mais le clocher est néogothique.  La statue nichée en façade est une œuvre de Henri Angers de Québec (1928).
Trente-deux personnes de la famille Taschereau, principalement des femmes et des enfants reposent dans la crypte.

La chapelle abrite un orgue Casavant de 16 jeux construit en 1904 ainsi qu’un chemin de croix du peintre français François Cabane.
Le maître-autel est surplombé d’une toile d’Antoine Plamondon datant de 1842.  Au retable : une statue de Pierre-Noël Levasseur.

La cloche provient de la fonderie Paccard (Savoie, France) et date de 1903.
Le 26 juillet, c’est la Fête Sainte-Anne, une neuvaine a lieu à chaque année. Jusqu’en 1932, il y avait une procession en chaloupe avec des flambeaux sur la rivière Chaudière lors de cette fête. On cessa cette pratique lorsque Monseigneur Léon Pelletier tomba malencontreusement à l’eau avec la statue de Sainte Anne. Depuis, et encore aujourd’hui, on fait la procession aux flambeaux à pied, de l’église jusqu’à la chapelle sur la rue Notre-Dame.