Vestiges de l’ancien couvent des Carmélites, la première pierre de la chapelle est posée par le roi Louis XIII et son épouse Anne d'Autriche, le 1er juillet 1622, année de canonisation de sainte Thérèse d'Avila. Le roi s'est engagé à donner 25 000 livres pour mener à terme la construction de l’édifice mais il ne tient pas sa promesse. Les travaux débutent grâce au président des enquêtes du parlement de Toulouse dont les cinq filles étaient moniales de cet ordre. Le décor peint habillant la voûte lambrissée et les murs, réalisé par les artistes Rivals et Despax, est un ensemble unique dans le Sud-ouest par la qualité des peintures et par la richesse iconographique.
Le jardin de la Chapelle des Carmélites a récemment été aménagé en terrasse de café pour permettre aux visiteurs de prendre un thé chaud, un jus de fruit naturel ou une délicieuse gourmandise locale, à l'ombre des Cèdres.
