Die erste urkundliche Erwähnung der kleinen Kapelle im Sauerland, die Ende des 12. Jahrhunderts erbaut wurde, stammt aus dem Jahr 1225. Die Brunsteinkapelle in ihrer heutigen Form wurde dann in zwei Bauphasen 1320 und 1400 errichtet.
Die einschiffige gotische Kapelle weist einen fast quadratischen Grundriss auf. Der kleine auffallend hohe Saal wird an den Außenecken durch Strebepfeiler gehalten. Der Chor wird durch zahlreiche spitzbogige Maßwerkfenster mit Licht durchflutet.
Im Gegensatz dazu steht die Halle selbst, die nur oberhalb des Hauptportals im Süden ein großes Spitzbogenfenster aufweist. Auch das kleine spitzbogige Tonnengewölbe der angrenzenden Eingangshalle weist auf den gotischen Baustil hin.
Im Jahr 1570 wurde das Blechdach durch ein Schieferdach ausgetauscht. Fast hundert Jahre später, 1662 stürzte das Gewölbe der Halle ein.
1895 wurde das geschweifte Chordach auf die gleiche Höhe des Langhauses angehoben. Erst im Jahr 1932 erhielt der Dachreiter die markante Zwiebelhaube, welche schon von Weitem auf die Brunsteinkapelle hinweist.
Seit Oktober 1998 wird die Kirche durch den Soester Künstler Fritz Risken als Atelier, Ausstellungsraum und Begegnungsstätte genutzt. Seit 2010 wurde die Kapelle mit Hilfe zahlreicher Förder- und Spendengelder aufwändig renoviert.