La piccola cappella a pianta ottagonale, coronata da una cupola che (nel rapporto di 1:8) riproduce esattamente quella della Cattedrale fiorentina di Santa Maria del Fiore , venne costruita fra il 1594 e il 1597 su progetto di Santi di Tito . Il committente fu Giovan Battista di Neri Capponi , proprietario della rinascimentale Villa di Petrognano , nonché canonico della Cattedrale di Santa Maria del Fiore : tuttavia, per poter costruire il tempietto fu costretto a chiedere il permesso al granduca Ferdinando I , dato che vigeva ancora l'antico divieto di edificare in quella zona, di proprietà del Canonico, dove un tempo si ergeva il castello di Semifonte , distrutto dai fiorentini nel 1202 . Il modello brunelleschiano è ripetuto pedissequamente nella pianta ottagonale, derivata dal tamburo di imposta della cupola di Santa Maria del Fiore, finanche nel modello costruttivo a doppia calotta: le diversità riguardano le finestre del tamburo qui rettangolari e non circolari, e la lanterna priva di aperture. La pala destinata alla cappella ( San Michele Arcangelo, San Nicola e altri santi ) è di Bernardino Poccetti ( 1597 circa).