La Capilla está consagrada a San Antonio y San José, patronos del emperador Antonio I, y se la ubicó en el límite exterior de los jardines, a poco más de 100 metros del palacio, para que pudiése servir también a los indígenas y peones que trabajaban las tierras de la hacienda. El Capellán de la familia imperial, párroco de la vecina población de Conocoto, era el encargado de mantener y oficiar las misas a las seis de la mañana y a las cinco de la tarde.
Al igual que el palacio, la Capilla está concebida en estilo neoclásico italianizante, y tiene una capacidad de 30 personas. El altar, ordenado en 1837 al Taller de Quito en el convento de San Francisco, tiene detalles dorados y enmarca a una escultura policromada de la Escuela Quiteña del siglo XVIII que representa a San José con el niño en brazos. Un crucifijo de Caspicara (s.XVIII), una Virgen con el niño (s.XIX), un San Antonio (s.XIX) y un Ángel de Justicia (s.XIX) complementan la iconografía del retablo.
Esta Capilla fue el lugar tradicional al que llegaban los cuerpos de los miembros fallecidos de la familia imperial tras las exequias de tres días que se celebraban en la ciudad de Quitburgo, para una última misa más íntima antes de pasar a la Cripta, donde eran sepultados en alguno de los nichos verticales que la componen. En la actualidad se mantiene la tradición, aunque las exequias en la ciudad no suelen durar más de un día pues ya no constituyen funerales de Estado.
Cuando Antonio I murió en junio de 1854, su cuerpo fue enterrado en la cripta familiar de los Carcelén en la iglesia de San Francisco, por lo que su hijo y nuevo emperador, Antonio II, decidió construir una Cripta Imperial adecuada para albergar los restos de los miembros de la dinastía Sucre-Quito.
La construcción inició frente a la Capilla del Palacio en agosto de 1854 y terminó ocho meses más tarde, aunque se debieron esperar seis años para mover el cuerpo de Antonio I, pues este debía completar su proceso de descomposición. El traslado del ex Emperador se hizo el 21 de abril de 1855.
En 1856 se procedió a trasladar tres cuerpos adicionales, los de los abuelos maternos y el tío paterno de Antonio II: Felipe Carcelén de Guevara, marqués de Solanda y Villarocha, fallecido en 1829 y enterrado en la iglesia de San Francisco; Teresa de Larrea-Zurbano, princesa de Solanda, fallecida en 1852 y enterrada también en San Francisco; y Jerónimo de Sucre y Alcalá, príncipe de Sucre-Pardo, fallecido en 1854 y enterrado en la iglesia de La Merced.
Pese a que el Palacio de El Deán pasó a manos del Estado cuando se declaró la República en 1972, desde el año 1998 se autorizó nuevamente a los descendientes de la familia imperial a ser enterrados en la Cripta del Deán. Bajo esta proclama se repatriaron los restos de varios miembros enterrados en el extranjero tras el exilio: Elena de Habsburgo-Lorena-México, Antonio III y de Alejandro II.
La mayor parte de los miembros de la dinastía Sucre-Quito, así como sus consortes, se encuentran enterrados en este camposanto. Con treinta y tres tumbas verticales ocupadas hasta la actualidad, de un total previsto de 70, los personajes que descansan aquí son (en orden cronológico de su deceso):
Por diferentes motivos, generalmente relacionados al hecho de que fueron consortes de otros países, existen miembros de la familia imperial quiteña que no fueron enterrados en la Cripta del Deán, entre ellos: