Původně šestiboká kaple byla vystavěna při obvodové zdi jezuitského dvora podle záznamu v pamětní knize v roce 1712. Výstavba kaple souvisí s rozvojem kultu českých zemských patronů v 1. čtvrtině 18. století v rámci jezuitské ikonografie a koresponduje s místní tradicí, která spojuje sv. Ludmilu se zdejší lokalitou. O stavební podobě kaple nemáme podrobnější zprávy, ale uvádí se, že kaple měla původně podobu otevřeného přístřešku nad starším oltářem přistavěným k ohradní zdi dvora. U tohoto oltáře se za příznivého počasí konaly mše a kázání pod širým nebem. Kaple vznikla s velkou pravděpodobností jako votivní svatyně a její účel je třeba spatřovat při svátečních lidových shromážděních spojených s kázáním. Šestiboká kaple byla později doplněna přizdívkami u ohradní zdi dvora do současného půdorysu s obdélnou lodí a polygonálním závěrem při vstupu. Popis inventáře kaple se nám dochoval až z počátku poslední čtvrtiny 18. století, kdy se uvádí, že v kapli se kromě tří nebo čtyř svatých obrázků nic jiného nenalézá. Další inventář z roku 1798 uvádí oltář s obrazem sv. Maří Magdaleny a několik papírových obrázků. Po rekonstrukci rotundy v letech 1852–1859 ztratila kaple svoji funkci a byla v roce 1867 prodána obci, která zde zřídila márnici. V souvislosti s rekonstrukcí jezuitského dvora byla kaple opravena ve 40. letech 20. století tehdejším majitelem dvora Václavem Šrajerem. Poslední zaznamenané úpravy kaple pochází z let 1966–1971. V roce 1971 došlo k úpravě na kolumbárium. Současná úprava jí navrací její původní barokní vzhled a kaple našla i svoji novou funkci v podobě Muzea Přední Kopaniny.
Zasvěcení kaple sv. Ludmily a Marty je spojováno s pověstí z pohanských dob, kdy kněžna Ludmila přicházela jako pohanka na zdejší místa obětovat bohům. Poté, co byla společně s knížetem Bořivojem pokřtěna na Levém Hradci, měla na zdejším místě založit křesťanský kostelík. Sv. Marta, která byla sestrou Lazara a Marie z Betanie, byla považována za vzor a patronku všech, kteří se aktivně zapojují do pomoci bližním a sama podle Nového zákona pečovala o Ježíše Krista.
V kapli se v současné době nachází nejmenší vlastivědné muzeum v České republice.