Prace nad budową dużej kaplicy rozpoczęły się dopiero w roku 1952 (w czerwcu plany budowy zatwierdziły władze). W październiku 1953 komuniści wstrzymali jednak budowę, rozpoczęli szykanowanie zakonnic oraz grabież majątku kościelnego. Sytuacja zmieniła się w 1956, kiedy udzielono ponownego pozwolenia na budowę, jednak już tylko klasztoru z kaplicą. Projekt całości stworzył Stanisław Marzyński. Mimo niesprzyjających okoliczności politycznych (szykany komunistów i dalsza częściowa grabież materiałów budowlanych) kaplica była gotowa w stanie surowym już w 1959, a 19 marca 1960 odprawiono w niej pierwszą mszę świętą. 9 grudnia 1966 arcybiskup Bronisław Dąbrowski poświęcił ufundowaną przez siebie 25-centymetrową figurę maryjną. Potem trwały prace wykończeniowe w kaplicy, np. elewacja zewnętrzna gotowa była dopiero w 1971 – stąd napis na frontonie: Bogu w Trójcy Świętej Jedynemu i Matce Bożej Loretańskiej 1971. Za wystrój kaplicy odpowiedzialność powierzono Jerzemu Machajowi. 19 lutego 1984 kaplica została poświęcona przez biskupa Jerzego Modzelewskiego (początkowo pod wezwaniem Matki Bożej Różańcowej). W 1981 sprowadzono z Włoch nową figurę Matki Bożej Loretańskiej.