En 1822, la confrérie se reconstitua et commença à se réunir dans l'église Saint-Pierre. Les membres de la confrérie achetèrent le un vieil hôtel particulier construit à la fin du XVIe siècle, ayant appartenu au capitoulGuillaume de Jessé et situé rue du Musée (aujourd'hui no 7 rue Antonin-Mercié) pour y construire un lieu de culte. La chapelle fut bénite le . C'est une chapelle de style Empire avec une tribune supportée par quatre colonnes de marbre rose, provenant d'autres églises désaffectées et cédées par la municipalité, et un portail, vestige de l'ancienne propriété. On replaça au-dessus de ce dernier un bas-relief gothique venant de l'ancienne chapelle de la rue des Pénitents-Gris[2]. Le campanile, en façade, supporte une cloche Fa4 de la maison toulousaine Louison, fondue en 1847.
Le nombre de pénitents diminuant régulièrement, la confrérie des Pénitents gris fut dissoute par une assemblée générale de cette association pieuse en 1848. La chapelle devint la propriété du diocèse de Toulouse le [3]. Elle l’est encore aujourd’hui, contre le cours de l'Histoire, puisque la loi de séparation des Églises et de l'État de 1905 aurait dû en faire une propriété communale.
Depuis 2003, la messe dans la forme tridentine du rite romain y est célébrée par un prêtre de l'Institut du Christ Roi Souverain Prêtre (qui est une société apostolique en forme canoniale, de droit pontifical.) La célébration des sacrements conformément au missel de Jean XXIII s'inscrit dans la ligne du Motu ProprioEcclesia Dei publié par Jean-Paul II le et du Motu Proprio Summorum Pontificum publié le par Benoît XVI. En 2008, le chanoine Tancrède Guillard a été nommé vicaire de la paroisse Saint-Jérôme. En , le Chanoine Thibaut d’Aviau de Ternay a pris sa succession. Le par décret de Robert Le Gall érige canoniquement la chapelle en chapelle canonique destinée à une chapellenie confiée à un chapelain, conformément au canon 564. Le , le chanoine Thibaut d'Aviau de Ternay est nommé chapelain par l'archevêque de Toulouse de cette nouvelle structure. Tous les sacrements peuvent y être célébrés, et notamment le baptême et le mariage, comme aussi les autres fonctions énoncées au canon 530 paragraphe 1 à 7.
Jules Chalande, « Histoire des rues de Toulouse », Mémoires de l'Académie des Sciences et Belles-Lettres de Toulouse, 11e série, tome IX, Toulouse, 1921, p. 141-142.
Jean Gaston, La Dévote Compagnie des Pénitents gris de Toulouse, édition ECHE, Toulouse, 1983, 157 p.
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