A Capela de Nossa Senhora D’Ajuda foi erguida em 1674 pelos irmãos Pedro e Estevão Gago, na época com o nome de Capela de Nossa Senhora D’Ajuda de Sarnambetiba (numa alusão ao atual Rio Guapimirim). Essa preciosidade do século XVII, construída sobre o Outeiro de Grumixamas, é considerada um dos primeiros marcos católicos fixados no recôncavo da Baía de Guanabara.
No ano de 1714, suas ruínas são demolidas, sendo a sede da região transferida para a Capela Nossa Senhora da Conceição (na Barreira, que teria sigo inaugurada um ano antes, ou em alguma outra capela da região erguida para a referida santa católica). Mais de três décadas depois, ela é elevada à igreja paróquia definitiva, mas volta a perder o posto para a Capela de Sant’Ana, no então povoado do Bananal.
Neste período, a região conhecida como Porto Modelo ganhava relevância como ponto de parada para os viajantes que subiam a serra. Mas, em 1872, diferentes tipos de febres e doenças motivam a criação de um cemitério no local, e a Capela de Nossa Senhora D’Ajuda volta a funcionar como sede da então Freguesia de Nossa Senhora D’Ajuda de Aguapehy-mirim (originário do termo em tupi agûapé’ymirim, que significa “rio ou nascente pequena dos aguapés”).
No início do século XX, uma epidemia também chega à região conhecida atualmente como Vale das Pedrinhas, o que leva a igreja novamente às ruínas por volta de 1907. A partir daí, com a criação da Estrada de Ferro Therezopolis, novos núcleos populacionais surgem em Guapi formando o atual centro da cidade, e a Capela Nossa Senhora D’Ajuda perde totalmente sua representatividade. De lá pra cá, várias reformas descaracterizam parte de sua arquitetura original.
Atualmente a capela (localizada no bairro Parque Nossa Senhora D’Ajuda) sedia apenas alguns eventos e está sob responsabilidade da Paróquia Nossa Senhora da Piedade, em Magé.
