En los Llibres de Consells de 1584 guardados en el archivo municipal de Castelló, y en los días 19 y 25 de febrero y 4, 5, 9 y 18 de marzo, puede seguirse el pormenor de la cesión, por el Consejo, a la Cofradía de la Sangre de los locales del hospital. Al margen de diversas piezas, lo que aquí interesa es que se les cedió la capilla de la institución clínica, y que en 1569 tras varias obras, que comprendieron variados remozados interiores, se acaba la construcción de un campanario de nueva planta y la reconstrucción de la primitiva capilla. Este hospital que fundó Guillem de Trullols, en 1391 ocupaba el tramo final de la calle Mayor, junto a la muralla en el tramo norte del plano de la villa.
En un protocolo de 23 de abril de 1565, se dice que los cofrades otorgan poderes a un noble aragonés a fin de que acuda al Papa y a los reyes en la Corte, para que otorguen a la Purísima Sangre de Castellón, privilegios e indulgencias por estar definitivamente constituida y con lugar propio de establecimiento. Finalmente, en 1575 y con la colaboración del Padre Villegas, lograron del consistorio que se les concediese una asignación nueva de terrenos, ampliando los ya existentes en una navada, que permitió ensanchar la iglesia con una sacristía y la que más tarde sería capilla del Santo Sepulcro. Las obras finalizaron en opinión de Carlos Espresati en 1606.
Tres reformas fundamentales conoció la iglesia de la Sangre desde que la cofradía tomó posesión de la misma en el hospital: la de 1569, ]a de 1606 y la que en 1729 dio origen a la construcción de la capilla del Santo Sepulcro
El estilo primitivo del templo era gótico; de ese gótico que permanece en nuestras tierras valencianas, hasta casi el siglo XVII y que pudo estudiarse cuando se destruyó la iglesia en 1936 y se descubrió la estructura del primitivo trazado que se ocultaba bajo un revoque neoclásico posterior.
En el plano una disposición longitudinal, de cuatro tramos y ábside siendo uno de los paramentos laterales, concretamente el derecho, un adosado al murallón que circundaba la villa. Los lados de la nave central aparecen alveolados por capillas, con altares inscritos. En su libro Antigüedades de Castellón de la Plana, Vicente Traver da diversos detalles sobre la construcción de la iglesia y entre ellos es curiosa una cita en la cual se lee que para realizar una girola en torno al tabernáculo "se pidieron pareceres a Valencia, por la seguridad y el coste y recibidos éstos, fueron favorables al ensanche que se había propuesto, acordándose, por tanto, que se hiciese". Ello permite constatar la total dependencia que Castelló tenía de Valencia en el terreno artístico.
El retablo del altar mayor, de clara factura barroca, estaba pintado por un epígono de la escuela joanesca y tras la destrucción de que fue objeto en la guerra civil sólo se conservan cuatro tablas con escenas de la Pasión. Fue construido en 1608 y desde su instauración acaparó la atención devota de cofrades y feligreses hasta que aparece el Cristo Yacente, momento en que la devoción popular traslada su preferencia de aquel altar, al que cobija la nueva imagen.
De todo ello, da cuenta Espresati en libro Estampas de una Antigua Cofradía, citando un protocolo notarial en el que se refuerza la contemporaneidad del testador con las obras de construcción del nuevo altar y que podemos dar como fecha de instalación definitiva el quinquenio de 1645 a 1650.
En 1729 comienza a construirse aneja a la iglesia de la Sangre, la capilla del Santo Sepulcro de planta circular, a la que se accedía por la primera capilla lateral de la derecha que se hizo practicable. Era estructura octogonal, y un solo altar en el lado que daba frente a la entrada por el intercontrafuerte. Toda ella evocaba los primitivos "martiria", y estaba ambientada con escenas y atributos de la Pasión. En efecto, en los laterales la rocallería encargada a la fábrica alcoreña del Conde de Aranda enmarcaba los distintos atributos u objetos que son narrados en los textos evangélicos, como el gallo, la espada del prendimiento, el hisopo y la lanza, los dados, las disciplinas, la Cruz, etcétera. El zócalo tenía la anchura de los lados del octógono, encajando cada uno de ellos un motivo, y 1'3 m. de altura. Sobre estos aparecían los paneles pintados al óleo por José de Vergara, con escenas de la Pasión. Excepto el altar del Cristo los seis lados flanqueros de la misma mostraban los paneles ovalados que aún hoy pueden admirarse en la actual Capilla de la Sangre, aunque sin la rocalla de escayola que los enmarcaba.
Los ángulos del octógono se achaflanaban con una pilastra corintia adosada, sobre cuyo capitel corría una moldura que orlaba la capilla. Toda ella, como se puede ver, estaba influida por el más puro rococó valenciano. El altar del yacente era un barroco armario dorado sobre el ara entonado con los róleos de las pinturas, en cuyo interior se alojaba la urna con el Cristo. Lo cubría la única pintura rectangular entre las seis restantes ovales, que están en el cimborrio, la cual podía bajar como un telón para que la imagen pudiera ser adorada los viernes.
En 1731 se revocó, con un estucado neoclásico, la tracería gótica de la iglesia durando las obras siete años. En el ínterin, para que no sufriese desperfectos, la imagen del Cristo Yacente es depositada en el convento de las Capuchinas (de la vecina calle Núñez de Arce) para regresar, definitivamente, a su capilla, concluida la fábrica, en medio de una imponente procesión.
Derruidas iglesia y capilla en los aciagos días de la guerra civil, el año 1953 se reconstruye la capilla junto al palacio de la Diputación Provincial cuyo vestíbulo corresponde con el atrio de la antigua iglesia.
