Kaplica pw. Najświętszej Maryi Panny, znajdująca się przy pierwszym przęśle od strony wschodniej nawy południowej włocławskiej katedry, należy do typu centralnych budowli kopułowych, niezwykle popularnych w architekturze polskiej XVI-XVIII w.
Kaplice przy kościołach są zjawiskiem bardzo powszechnym, ale w Polsce ich odmienność polega na tym, że nie były one projektowane od początku budowy świątyń, lecz dobudowywane w różnym czasie. Szacuje się, że w XVI i XVII w. powstało ponad 150 takich kaplic. Można zatem traktować nowożytne kaplice centralne, nakryte kopułami, jako swoisty typ architektury. Należy jednak pamiętać, że niemal wszystkie kaplice tego typu pełniły funkcję mauzoleum, dlatego większość z nich ma właściwy dla budowli grobowej program ideowy.
Fundatorami grobowych kaplic kopułowych byli królowie, magnackie rody, duchowieństwo, także szlachta i mieszczanie. Kaplicę Najświętszej Maryi Panny ufundował bp Jan Tarnowski w czasie swych krótkich rządów diecezją (od czerwca 1600 do września 1603 r., kiedy został prymasem). Zbudowano ją na miejscu gotyckiej kaplicy mansjonarzy albo rorantystów w latach 1603-11. Budowniczymi kaplicy o cechach manierystycznych, nawiązującej do pierwowzoru, jakim była kaplica Firlejów w Bejscach, byli Tomasz Nikiel i Samuel Świątkowicz - murator krakowski, który umieścił swój podpis w czaszy kopuły: SAMUEL SSWĘTKOWICS MURATUR CRAC, podobnie jak to uczynił Berecci w Kaplicy Zygmuntowskiej na Wawelu.
Prawdopodobnie bp Tarnowski także projektował swą włocławską fundację jako mauzoleum grobowe. Przemawia za tym nie tylko krypta, ale i treści zawarte w dekoracji kaplicy, a także wezwanie Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny, do którego nawiązywały umieszczony w pierwotnym ołtarzu obraz i figura znajdująca się ponad portalem od strony wnętrza. Osiem marmurowych figur ustawionych w niszach, przedstawiających czterech Ewangelistów i czterech patronów Polski: św. Stanisława, św. Wojciecha, św. Floriana i św. Jacka, nasuwa skojarzenia z królewską, grobową Kaplicą Zygmuntowską. Ponadto w żaglach kopuły znajdują się herby Rola - biskupa Tarnowskiego, Dołęga, Nowina i Pobóg.
Prymas Jan Tarnowski zmarł we wrześniu 1604 r. i nie spoczął w przygotowywanym mauzoleum.
W kilka lat po ukończeniu budowy, zgodnie z panującą modą na pary symetrycznych kaplic, zbudowano jej odpowiednik przy nawie północnej.
Fundowana przez biskupów sufraganów z przeznaczeniem na ich groby, erygowana w 1619 r. kaplica nosiła pierwotnie wezwanie Zwiastowania Najświętszej Maryi Panny, a od 1676 r. św. Kazimierza. Architektura powtarza schemat kaplicy pw. Wniebowzięcia Najświętszej Maryi Panny (układ ścian, kasetonowa kopuła), jednak skromniejsze wykonanie w zaprawie i stiuku dekoracji daleko odbiega od wspaniałego pierwowzoru - dzieła Świątkowicza.
Na zewnątrz kaplice zostały gruntownie przebudowane w czasie regotycyzacji katedry w latach 1891-1901. Wówczas podwyższono ich ściany i zwieńczono balustradą, przez co ukryto kopuły, wprowadzono też nowe podziały elewacji i boniowanie w narożach.