Wzniesiona przez Odona z Metzu w latach 792-800 kaplica pałacowa stanowiła integralną część założenia pałacowego Karola Wielkiego (palatium). Jest to dwukondygnacyjna budowla centralna, na rzucie oktagonalnym z 16-bocznym obejściem. Nakryta jest masywną kopułą na ośmiokątnym tamburze z otworami okiennym wspartymi na masywnych filarach, które oddzielają centralną część od obejścia i są wzniesione powyżej empor. Empory i obejście są nakryte sklepieniem krzyżowym. Ściany części centralnej są artykułowane półkolistymi arkadami, przy czym każda arkada empor jest podzielona na dwie strefy, niższą podzieloną na trzy mniejsze arkady i wyższą, również o trójdzielnym układzie, ale podział tworzą wyłącznie kolumny. Oryginalne kolumny marmurowe zostały sprowadzone na życzenie Karola Wielkiego z Włoch, z Rzymu i Rawenny. Nieliczne zachowały się na swoim miejscu. Większość została zagrabiona podczas francuskiej okupacji Nadrenii i wysłana do Paryża. Część z nich powróciła do Akwizgranu w 1815 roku i została ponownie umieszczona we wnętrzu katedry w 1840 roku. Przy tej okazji postawiono też wiele nowych kolumn, używając między innymi granitu assuańskiego.