A sua sepultura foi aberta e dela foram retiradas relíquias a que se atribuíram múltiplos milagres, a maior parte envolvendo curas inexplicadas através da ingestão de água que contactara com a relíquia. No seu processo de canonização, ficou célebre a persistência do seu filho Gonçalo Correia de Sousa, de quem D. Francisco Manuel de Melo, no capítulo dedicado a Remoques perigosos e impertinências da sua Carta de Guia de Casados, conta que agia com exquesita importunação junto do cardeal a quem o papa Paulo V tinha encarregue do caso da venerável Margarida de Chaves. Depois de muito pressionado, e não conseguindo evitar novo encontro com o requerente, o cardeal terá exclamado em exasperação: Senhor, não nos cansemos em provas de santidade de vossa mãe; provai somente que vos sofreu, que o papa a declarará logo por santa.

Margarida de Chaves teve Gaspar Frutuoso por confessor, que lhe dedicou o Capítulo XCV do Livro IV das Saudades da Terra mas a sua biografia mais completa é a obra intitulada A Margarita Animada, da autoria de Francisco Afonso de Chaves e Melo, descendente de uma sua irmã.

A Ermida de Santa Margarida Mártir foi instituída a 25 de setembro de 1645 e consagrada a 8 de setembro de 1658. A invocação de Santa Margarida Mártir foi provisória até à obtenção da bula de beatificação, momento a partir do qual a Capela passou a ser de invocação a Santa Margarida de Chaves (o que só aconteceria 100 anos após a morte de Margarida de Chaves).