El 16 de maig de 1292, Guerau de Cervelló va fundar un benefici a l'altar de Sant Antoni del castell Vell de Cervelló. Al desembre següent, se'n funda un altre en honor a Maria, de Sant Antoni Abat i de tots el Sants, per tal que es resés per ell i els seus familiars a l'altar de Sant Antoni Abat de la capella de Castellnou de Cervelló. Per al manteniment del culte, va concedir la meitat del delme que rebia dels molins nous de Sant Vicenç dels Horts i altres censos.
Sembla, però, que el Castellnou de Cervelló i la seva capella van quedar força malmesos durant la guerra Civil Catalana (1462-1472), o potser abans, a causa del terratrèmol de 1428, i després van quedar abandonats. En la visita pastoral del 17 d'agost de 1484 no hi havia ningú que servís la capella i s'esmentava com ermita ("capella heremitoriam"), tot i que encara conservava alguns elements. El 1498 la situació s'havia agreujat, ja que l'edifici amenaçava ruïna i es trobava sense cap altar ni ornament, per la qual cosa es va manar que es reparés. Tot i això, aquesta reparació no es va fer fins a finals del segle XVII. El 13 de maig de 1662, Dalmau d'Ivorra, baró de Sant Vicenç, donava permís per reconstruir la capella a instància de Jaume Mas, rector de la parròquia de Santa Coloma, i dels jurats Rafael Julià i Rafael Via.
La capella va ser beneïda el dia 27 de juliol de 1664 pel vicari general del bisbat de Barcelona, el reverend doctor Pere Màrtir Febrer, que havia estat rector de Santa Coloma de Cervelló. Es va fer una processó des de l'església de Santa Coloma, s'hi va celebrar una missa, un dinar popular i es va ballar una danseta.
Des de llavors l'edifici va estar en ús fins a l'any 1836, quan la capella va tornar a ser abandonada. Hi havia mantingut el culte diferents ermitans, el darrer dels quals va ser Oleguer Forgas (1817-1836).
La capella actual és fruit d'una reconstrucció feta el 1958 per iniciativa popular i amb pedres de l'antiga església i del castell. De fet, està parcialment construïda sobre l'antiga cisterna del recinte defensiu.
Actualment s'hi celebra l'Aplec anual de Sant Antoni, que té lloc l'últim cap de setmana del mes d'abril. El 2019 s'hi ha celebrat el 65è aplec.
