La vaste chapelle du château, devient l’église paroissiale à la demande des habitants au XVIe siècle. Elle remplace la chapelle Saint-Melaine du prieuré, vétuste et exiguë.
Un oratoire accolé au chœur permettait aux seigneurs et à sa famille d’assister aux offices en toute discrétion. Cet édifice a été détruit au XVIIIe siècle mais son hagioscope, petite baie permettant de suivre la célébration, reste visible au niveau du chœur.
Une ruelle est percée pour relier la chapelle à la ville. Cette ouverture constitue néanmoins une faille dans la défense de la forteresse. Elle permet au duc de Mercoeur de s’emparer du château pendant les guerres de la Ligue. Restaurée de 2009 à 2015, la chapelle accueille aujourd'hui un centre d’art contemporain, Les 3 CHA.