O edifício que hoje existe foi fruto das obras dirigidas por Marcos Pires e terminadas por Diogo de Castilho. Foi alvo de pequenas remodelações nos séculos XVII e XVIII. A Real capela dedicada a S. Miguel foi também sede da Confraria de lentes e estudantes sob a invocação de Nossa Senhora da Luz. A sua estrutura arquitetónica é manuelina, estilo decorativo visível sobretudo nos janelões da nave central e no arco cruzeiro.

Quando a Universidade adquiriu o Palácio, adquiriu igualmente a Capela, mantendo esta o privilégio real. O revestimento azulejar da capela-mor data de 1613, e a nave foi revestida com azulejos tipo “tapete” que foram fabricados em Lisboa. A pintura do teto deve-se ao lisboeta Francisco F. de Araújo, que a executou no fim do séc. XVII. Posteriormente foi renovado e o escudo real modernizado.