Une prestigieuse chapelle fut élevée en 1842 à la demande de Louis-Philippe, en mémoire de son fils aîné Ferdinand-Philippe, duc d’Orléans, tué le 13 juillet 1842 au cours d’un accident de cabriolet boulevard Pershing ; construite à l’emplacement de l’accident, sur un plan en croix grecque dessiné par P. Fontaine, elle fut consacrée le 13 juillet 1843 par Mgr Affre. Pour réaliser le décor intérieur, le roi choisit des artistes familiers du prince décédé, en premier lieu J.-D. Ingres qui en avait fait le portrait en mai 1842, deux mois avant sa mort ; il reçut la commande le 26 juillet 1842 de quinze cartons de vitraux peints à l’huile sur toile, augmentés de deux autres après l’extension de la nef par Fontaine en 1843. Le dessin des bordures et des pinacles revint à Cl.-A. Chenavard et à E. Viollet-le-Duc.

Après l’approbation des cartons et des premiers vitraux par la famille royale, les peintres sur verre de la Manufacture de Sèvres, A. Apoil, A. Béranger, É. Bonnet, J.-F. Régnier, Ch.-L. Rousseau et P.-M. Roussel, F. Bastide purent commencer la fabrication des dix-sept verrières en septembre 1842. Ingres suivit de près le travail, imposant l’emploi de verres teints dans la masse et doublés provenant de Rive-de-Gier (Loire) ou de Bitche (Moselle), qui permettaient la gravure à l’acide de certains détails appartenant aux figures des Saints Louis, Clément, Philippe et Henri ; il vérifiait également avant cuisson l’état des verres peints aux émaux, bleu, rose-mauve, rose (27 couleurs d’émaux étaient disponibles à la manufacture de Sèvres en 1843). Ingres tenait en effet au mélange des deux techniques, ainsi qu’à la coupe des verres selon le dessin des plombs de contour et à la gravure des verres rouge et bleu (manteaux galonnés et fleurdelisés des deux Saints Louis, main de Saint Philippe).

Sur des fonds bleus proposés par L. Robert, alors directeur de l’atelier de peinture sur verre de la manufacture, Ingres a représenté les membres de la famille royale en la personne de leurs saints patrons. Certains sont de véritables portraits : le roi Louis-Philippe en Saint Philippe, Ferdinand d’Orléans en saint Ferdinand, la reine Marie-Amélie en Sainte Amélie et la duchesse d’Orléans, Hélène Van Mecklembourg en Sainte Hélène (d’après un portrait du peintre Winterhalter). Pour l’iconographie des Vertus, Ingres emprunta les cadrages, les attributs et les coloris clairs des figures à la prédelle du retable Baglioni, peint par Raphaël en 1507 (Pinacothèque du Vatican).

Les verrières étant presque terminées en décembre 1842, sous réserve des retouches apportées par Ingres, l’ensemble put être livré et posé en juillet 1843. La reine confia le soin d’en établir la monographie à P. Sudre. De nombreux dessins préparatoires subsistent dans les cabinets des estampes des musées du Louvre, Bonnat à Bayonne, Condé à Chantilly et Ingres à Montauban ; la collection de J.-E. Gatteaux, incendiée en 1871, conservait aussi 75 dessins, dont témoignent les clichés de Marville conservés à la Bibliothèque nationale.

J.-B. Lassus, qui déplorait en 1844 les écarts de certains artistes par rapport au vitrail ancien, nota à propos des vitraux d’Ingres : « Mais, c’est seulement à des artistes d’élite qu’il est permis de se dégager de ces traditions et de déplacer pour ainsi dire le but de la peinture sur verre, en lui imprimant un sentiment très personnel », tandis que Didron les cita en exemple dans le Bulletin monumental de 1853.

Les vitraux et les statues furent déposés et mis à l’abri en 1870 par peur des émeutiers. Inscrite à l’inventaire supplémentaire des Monuments historiques le 15 juin 1925 puis classée le 21 janvier 1929, la chapelle dut déménager du boulevard Pershing à son emplacement actuel en 1968 en raison de la construction du Palais des Congrès ; l’atelier Lorin procéda au démontage des verrières qu’il put entreposer dans la crypte de l’église Saint-Ferdinand des Ternes, en attendant le remontage en 1971. Son successeur, l’Atelier Hermet-Juteau, fut chargé en 2005 de la restauration de la fenêtre de Saint Ferdinand à travers laquelle des « visiteurs » avaient pénétré à l’intérieur de l’édifice au début des années 1960, et qui avait été remplacée provisoirement par une allégorie de la Foi provenant de la chapelle royale de Dreux.