La capella de Sant Pau conformava un dels elements de l'antic monestir de Sant Pol del Maresme, el qual va donar posteriorment origen i nom a la vila de Sant Pol de Mar. 
Sembla ser que el monestir ja existia des del segle X, ja que els primers documents que en fan referència daten del 955 dC i certifiquen la consolidació d'aquest complex religiós, del qual tan sols en conservem aquesta peculiar ermita, que fou construïda al segle XI.

Al segle XIII el monestir fou cedit a l'orde dels cartoixes d'Escaladei, aquest orde comptava amb privilegis procedents dels vescomtes de Cabrera, fet que va comportar un gran creixement patrimonial i que es fusionés amb la cartoixa de Montalegre a Tiana. La cartoixa va arribar a comptar amb scriptorium i biblioteca, a més que el prior tingués potestat per decidir els llibres que comprava el rei. Però aquesta etapa d'esplendor s'acabà quan, degut a les pestes i les guerres civils, els frares van haver de marxar a mitjans del segle XV.

Malgrat que a finals del segle XVI s'inicià la seva recuperació, d'aquella fructífera etapa en conservem ben poc.

El conjunt presenta una superposició d'estils, des del període visigòtic fins al segle XVIII. L'ermita és del segle XI, d'estil romànic, tot i que de l'edifici original sols en queda l'absis i una de les finestres de la façana nord, la casa és del segle XVII i els 3 absidioles, que son interiors i irregulars, del segle XVIII.
L'espai interior l'ocupa una única nau coberta amb volta de canó lleugerament apuntada que descansa sobre dos arcs formers i un absis semicircular que enllaça amb la nau mitjançant un arc de mig punt. Interiorment l'absis presenta tres nínxols irregulars, de punt rodó, oberts amb finestres d'època tardana. 
Exteriorment la part més antiga, sense arrebossat, mostra carreus irregulars i materials ceràmics  aprofitats de l'època romana. L'absis s'ornamenta amb un fris d'arquets a la manera llombarda, que va ser realçat quan va esdevenir torre fortificada. En època moderna s'allargà la nau pel cantó de ponent i s'alçà amb una torre amb dues espadanyes.
La part més important a nivell artístic és la cambra romano -visigòtica, del segle VI, situada al soterrani de l'ermita a mode de cripta. És una cambra rectangular amb una arcada central, quatre arcosolis laterals posats dos a dos a cada banda i teules romanes que fan de dovelles a l'arcada. És potser la única construcció tant antiga que es conserva íntegra a tota la comarca i una de les poques de Catalunya.
L'interior del conjunt alberga una imatge de l'apòstol Sant Pau, obra de Joaquim Renart i un retaule barroc del segle XVIII, dedicat a Sant Pau.
Edifici catalogat com a Bé cultural d'Interès Nacional del patrimoni català i Bé d'Interès Cultural del patrimoni espanyol.