La Chapelle du Saint-Sépulcre a été construite vers 1540 à la demande d’un Chanoine de Besançon Claude Pignet (originaire de Baume), afin d’accueillir les malades de la peste.
Plus tard la "communauté des pestiférés" a été isolée sur les hauteurs de Baume, du côté du site carrier.

D’influence gothique, elle présente tout d’abord un porche en bois aux dimensions de la construction qui lui fait suite. Le chevet est ouvert de trois baies de style gothique flamboyant.

Dès que l’on entre dans la chapelle, le regard est d’abord capté par un groupe sculpté dans la pierre et qui occupe le choeur :
la Mise au Tombeau (Saint-Sépulcre)

Le Christ est déposé par les disciples Nicodème et Joseph d’Arimathie, sous le regard de Marie, soutenue par Jean l’Apôtre, et de trois autres femmes : Marie-Madeleine et peut-être Salomé et Marie (mère de Jacques le Mineur), souvent représentées dans cette mise en scène.

Sur le devant de l’autel, deux anges au visage d’adulte présentent dans un écusson, les instruments de la Passion. Ils sont encadrés par les armoiries du Chanoine Pignet (d’azur à la fasce d’or, avec en chef un bouquet de quatre palmes, deux penchées à dextre et deux à senestre et en pointe trois pommes de pin de même posées deux et une)

Au mur et de part et d’autre de ce groupe, deux représentations en bois polychrome de la Vierge et de St-Jean.

Se faisant presque face, deux niches bizarrement placées assez bas dans le mur (on suppose que le niveau du sol a été relevé suite à des inhumations successives dans la chapelle) sont des "piscines", lave-mains des prêtres durant les offices.

Sur la gauche de la chapelle, on peut aussi admirer la statue de bois polychrome d’une Sainte Martyre, deux anges portant une chapelle (pierre polychrome - offrande dédicatoire ou chapelle de Lorette ?), et un groupe sculpté en bois représentant Ste-Anne, la Vierge et l’Enfant.

Sur le mur de droite, la statue de pierre polychrome de Ste-Acombe, étonnante et rarissime représentation d’une femme barbue et crucifiée.
(Dans le pas de Calais, il existe une légende similaire, celle de Sainte-Wilgeforte)
Près le l’entrée un étonnant ensemble constitué d’une crucifixion encadrée des bustes reliquaires en bois doré et polychrome de St-Martin et St-Germain.

La légende de Ste Acombe Aux premiers siècles de la christianisation, pour échapper aux avances répétées du fils païen du Roi, le jeune Acombe invoqua Dieu en le priant de la rendre laide et repoussante. Son visage se couvrit alors immédiatement d’une barbe épaisse, ce qui mit le jeune prince en furie : pour la punir, il la fit crucifier.

L’ensemble de ces oeuvres date du milieu du XVe siècle et du XVIe (à l’exception des reliquaires du XVIII-XIXe) et toutes sont classées en tant que Monument Historique depuis 1992.