Les historiens lient la fondation de la chapelle à Ivan le Terrible. En 1557, le tsar ordonna de construire une chapelle en l'honneur de la naissance de son fils Fiodor et de la consacrer à son patron, Théodore Stratilate. À l'origine, la chapelle s'appelait Fiodorovskaïa. Selon la légende, l'emplacement de la chapelle n'a pas été choisi par hasard : c'est dans le village de Sobilovo que la tsarine Anastasia a donné naissance au fils d'Ivan le Terrible, lorsque la famille royale se rendait en pèlerinage à Pereslavl ou en revenait. Le village a depuis longtemps disparu.

Il est possible que la chapelle ait d'abord été en bois. Ivan le Terrible confia au monastère Fiodorovski la responsabilité de s'en occuper et transmit 37 dessiatines de terre autour. La date exacte de construction de la chapelle en pierre est inconnue. Son style est attribué au style orné russe du XVIIe siècle, mais si elle a été construite à cette époque, c'était avant 1653, lorsque le patriarche Nikon interdit les églises à bulbe.

La chapelle a un haut toit en forme de tente sur un octogone, qui repose sur un carré. La partie inférieure est inhabituelle : le carré repose sur quatre colonnes massives, reliées par des arcs, autrefois ornés de « poids ». Toutes les faces de la chapelle, à l'exception du toit, sont couvertes de sculptures, de colonnes, de frises et de carreaux. Au centre se trouvait autrefois une croix en bois, ce qui a donné à la chapelle un second nom, plus connu. Les voyageurs s'arrêtaient ici pour prier avant de reprendre la route.

À la fin du XIXe siècle, la chapelle était en ruine. Sa restauration fut confiée à l'archéologue et académicien Vladimir Vassilievitch Souslov, spécialiste de l'art et de l'architecture de la Russie ancienne. En 1889, il a effectué des mesures et des croquis, après quoi la chapelle a été complètement rénovée, peut-être en partie en refaisant la maçonnerie en briques.

À l'époque soviétique, la chapelle a été abandonnée, se dégradant et envahie par les buissons. Le toit de la chapelle était presque invisible depuis la route, surtout en été. En raison de l'impossibilité de verrouiller la chapelle, les colonnes ont souffert des vandales qui ont laissé leurs noms sur les briques, partiellement cachés par la chaux. Dans les années 1990, le monument a été redécouvert, et d'ici 1999, des fonds ont été alloués pour sa restauration.