Par sa situation escarpée difficilement accessible, le site se prêtait bien à l’implantation d’une place forte, position redoutable pour l’agression comme pour la défense, à la fin du premier millénaire.
La chapelle actuelle a été construite sans doute après la destruction d’une ancienne chapelle qui était attenante au château-fort, le " Castrum Arnulphi ", le Château d’Arnoux – un Arnoux dont on ne sait rien, mais qui a donné son nom au village. Il se dressait sur un rocher du côteau de Villevieille, l’ancien site du village, à l’emplacement d’un oppidum.
En effet, une délibération du Conseil municipal du 12 juin 1667 porte : "rôle de la construction de la chapelle sur le coteau de Villevieille". A cet effet, deux journées de travail sont fournies par maison sous forme de capage (impôt qui existait en Provence et que la communauté levait sur les habitants pour les cas extraordinaires comme les réparations des églises). Ordre de mise en œuvre du même Conseil, est donné en date du 19 avril 1668. Les maçons Jacques, Louis et Pierre Ricard mirent 50 jours pour réaliser cet ouvrage. Leurs journées leur furent payées à raison de 18 sols chacune. (Abbé Bruno Colomb –Manuscrit de Château-Arnoux – 1875)
Les trois piliers qui servent de contrefort à la chapelle du côté Sud furent construits quarante-sept ans plus tard, en 1715, par le maçon Melchior Brunet, pour assurer la solidité de l’édifice, sérieusement compromise par un glissement du terrain fort en pente à cet endroit.
Cette modeste chapelle fut le théâtre d’un événement remarquable le 29 août de l’année 1753 : un enfant de sept ans, fut guéri d’une maladie incurable le jour de la célébration de la décollation de Saint Jean-Baptiste.
En voici le récit par Messire Pierre-François Lafiteau, Evêque de Sisteron :
" Un enfant, Jean-Pierre Maurel, âgé de sept ans et malade depuis environ sept mois, était réduit à un état si déplorable qu’il faisait compassion à tous ceux qui le voyaient. Dès le 2 février il avait éprouvé tout à coup une douleur si vive à un bras et l’impression en avait été si violente, qu le bras en demeura incapable de tout mouvement pendant trois mois. Au bout de ce temps, il devint si complètement perclus des deux jambes, qu’il ne pouvait ni marcher ni même se tenir debout sans le secours de deux béquilles. Ce qui acheva d’étonner tout le monde et de désoler sa famille, fut qu’il lui prenait fréquemment des convulsions le réduisant à la dernière extrémité. Loin de diminuer, ces sortes d’accidents augmentaient chaque jour, à tel point que plus tard chaque accès le laissait sans connaissance. On eut en vain recours à tous les remèdes inimaginables, il n’en fut aucunement soulagé.
Dans cet état désespérant, le malade se recommanda à Saint Jean-Baptiste et pria ses parents de le porter à la chapelle rurale du Saint Précurseur. On différa d’accéder à sa demande dans la crainte qu’il ne mourût avant d’arriver au sanctuaire. Mais le 29 Août, fête de la Décollation, il fallut bien se rendre à l’ardeur de ses désirs. Dès le matin on le transporta, non sans peine et avec de grandes précautions, sur la sainte montagne, où arrivèrent également du village une foule de personnes, autant par curiosité que par dévotion.
Parvenus dans la petite église, on le laissa entrer appuyé sur ses béquilles et on l’aida à se mettre à genoux. Aussitôt M le Curé de la paroisse commence la Sainte Messe, et pendant le sain Evangile l’enfant se lève, se tient debout sur ses deux jambes, sans appui ni secours, et s’écrit : Je suis guéri ! Il l’était effectivement et d’une manière complète. Il y avait là plus de deux cent personnes qui, frappées de ce prodige, fondirent en larmes tout le reste de la messe. Au sortir de la chapelle, chacun veut le contempler à loisir ; il se met ensuite à la tête d’une troupe d’enfants de son âge, il court, il saute, et de retour au village, il devient l’objet de la curiosité comme de l’admiration religieuse de touts ceux qui n’étaient pas montés à la chapelle. Depuis de temps (six ans) il n’a jamais ressenti la moindre atteinte de son ancien mal ".
Ce jeune enfant laissa une de ses béquilles dans la chapelle, et elle est restée durant de longues années accrochés au mur, à gauche du maître-autel.
Par la suite de nombreux pèlerins, et ce pendant des décennies, sont venus à la chapelle demander grâce à Saint Jean-Baptiste.