L'aménagement de l'ancienne chapelle Marmier à gauche du choeur, en chapelle dédiée à Notre-Dame de Gray a été décidé par le conseil de fabrique le 9 août 1807 ; les frais de restauration de la toiture, de la voûte des murs et l'achat d'une clôture de chapelle en fer forgé ont été assumés par une paroissienne ; le pavement en pierres rouges et bleues, provenant du château Montmusard près de Dijon a été également donné par un Graylois ; la décoration de la chapelle s'est poursuivie jusqu'en 1873.