La historia de la capilla tuvo un notable punto de inflexión en el siglo XIX, cuando la Virgen de Valme fue trasladada desde su antigua ermita (situada en el Cortijo de Cuarto) hasta la iglesia parroquial de Dos Hermanas. Entonces se decidió que la venerada imagen recibiera culto, con carácter estable, en esta capilla sacramental.

Ya en el siglo XX, tras la Guerra Civil, tanto el párroco, Manuel García Martín, como la Hermandad de Valme se plantearon la necesidad de restaurar y enriquecer la capilla, que había sobrevivido al incendio sufrido por la parroquia en la madrugada del 19 de julio de 1936. Así, en el año 1950, se acometieron importantes obras en el recinto, entre las que cabe destacar la realización de un nuevo sagrario en plata de ley (obra del orfebre Antonio Rangel) y la decoración, con pinturas al fresco, de los muros laterales y de la cúpula (realizada por el pintor Braulio Ruiz Sánchez). Asimismo, se hizo una nueva hornacina para la imagen de San Fernando, obra del escultor valenciano Vicente Tena en 1895, según dibujo de Virgilio Mattoni. Tales reformas fueron bendecidas por el cardenal Segura, arzobispo de Sevilla, el 14 de octubre de 1950.

Durante el año 1990, se llevó a cabo la restauración y limpieza de los frescos, que representan, en los muros laterales de la capilla, la invocación de San Fernando a la Virgen de Valme y las postrimerías del Santo Rey, mientras que en la cúpula aparece la exaltación de la Eucaristía y, en las pechinas, una representación de los cuatro evangelistas, rodeados de motivos eucarísticos. También se procedió en aquella fecha a la consolidación del retablo, que había sido restaurado en 1950 por el tallista e imaginero sevillano Manuel Cerquera, autor de las hornacinas laterales y de la baranda del comulgatorio.

En resumen, la configuración que ofrece hoy la capilla sacramental de la Parroquia de Santa María Magdalena, de Dos Hermanas, es el resultado de su intensa historia, aunando de forma ciertamente atractiva y evocadora los recuerdos de la conquista de Sevilla por el rey San Fernando (origen de la devoción a la Virgen de Valme) y la presencia real de Jesucristo (auténtico fundamento de la capilla y, por ello, motivo central de los frescos de la cúpula).

El 23 de junio de 2005, el cardenal-arzobispo de Sevilla, fray Carlos Amigo Vallejo, bendijo e inauguró solemnemente la nueva iluminación artística de la capilla sacramental, instalada a expensas de la Fundación Sevillana-Endesa, siendo presidente de la misma el Excmo. Sr. D. Jaime Ybarra Llosent.

Mediante decreto de la Penitenciaría Apostólica dado en Roma el 4 de marzo de 2010, se ha renovado el vínculo de unión espiritual de la capilla sacramental de la Parroquia de Santa María Magdalena, y también de la ermita de Cuarto, con la Basílica Papal de Santa María la Mayor, para que los fieles que visiten a la Virgen de Valme en ambos templos puedan ganar la indulgencia plenaria, en determinadas ocasiones y cumpliendo las condiciones acostumbradas (confesión sacramental, comunión eucarística y oración por las intenciones del Sumo Pontífice). Los días en los que se puede lucrar esta indulgencia son los siguientes: a) El 5 de agosto, fiesta de la Basílica Liberiana; b) El día de la fiesta de Nuestra Señora de Valme; c) En todas las solemnidades litúrgicas de la Bienaventurada Virgen María; d) Una vez al año, en un día libremente elegido por cada uno de los fieles; e) Cada vez que un grupo vaya en peregrinación por devoción a la capilla.