La chapelle du Vieux Bourg a été le centre de la paroisse jusque dans les années 1860. À cette époque, l'église délabrée ne pouvait plus contenir que la moitié des fidèles, la population s'étant considérablement accrue, dès le début du siècle, par suite du développement des mines de charbon. D'autre part, la population se plaignait de la position excentrée de la vieille église et de son accès difficile, à flanc de montagne. Pour ces raisons, une autre église fut construite au centre du nouveau bourg qui s'était développé dans la vallée du Sornin, non loin de la mine. La nef de l'église romane fut démolie et la nouvelle église édifiée en contrebas.

Au XVe s., un certain Botier serait tombé et décédé à l’emplacement de l’actuelle chapelle. Ses proches, notables de La Clayette, auraient alors érigé une croix en sa mémoire et, plus tard, une chapelle. Au fil du temps, la chapelle a acquis une importance de plus en plus grande, et a dépassé son statut de simple chapelle commémorative. Le 19 janvier 1794, la chapelle a été fermée par ordre du Conseil de surveillance de la Révolution, parce qu’elle servait de retraite à des fanatiques. Après la Révolution, la famille De Noblet a décidé de racheter la chapelle, afin de la rendre au culte. Le Marquis Louis-Marie-Abel De Noblet a réalisé de gros travaux afin de rendre à l’édifice son lustre d’antan, et en remerciement des grâces accordées par le Seigneur à sa famille durant la Première Guerre Mondiale. ?Malgré les travaux et l’enthousiasme de la population vis-à-vis de sa nouvelle chapelle, l’engouement a pourtant été de courte durée et l’entretien de l’édifice abandonné. En 2015, la famille De Noblet a décidé de céder la chapelle à la municipalité de Varennes-sous-Dun pour un euro symbolique. Suite à cet achat, l’association des Amis de la Chapelle de la Croix-Bouthier (ACCB) a été créée pour faire revivre l’édifice. Depuis lors, de nombreux travaux et rénovations ont été réalisés.