En el siglo XI, en la parte norte del detinets de la ciudad, se encontraba la catedral de San Miguel de cinco naves, mencionada a menudo en las crónicas y destruida en 1239 durante la invasión del kan Batu. En su lugar se construyó la iglesia de San Miguel. Los cimientos de la antigua catedral con restos de muros fueron excavados en 1949 y 1953 por M. K. Karger, así como en 1967 por M. I. Sikorsky y V. A. Jarlamov. En 1734, la iglesia sufrió un incendio, pero los daños fueron insignificantes y pronto fue restaurada. En 1823, la cúpula de piedra original fue reemplazada por una de madera, que se puede ver en el dibujo de T. G. Shevchenko, realizado en 1845.

La iglesia es de piedra, enlucida, y su planta es similar al tipo de tres naves. El espacio principal es alargado, rectangular, cubierto con una bóveda semicircular con arcos, y se adosa a una ábside poligonal y un nártex, cubiertos con bóvedas de cañón. Todo el edificio está cubierto con un tejado a dos aguas. Las paredes están divididas por pilastras y tienen ventanas, rematadas con frontones con escultura ornamental y temática. Alrededor, la iglesia está decorada con un friso de rosetones de cerámica vidriada. En el interior se conservan pinturas de los siglos XVIII y XIX, creadas por artistas de la escuela de pintura de Kiev. Al este de la iglesia se encuentran el campanario y las celdas con el refectorio, unidos en un solo edificio.

El edificio es de ladrillo, enlucido, alargado y rectangular en planta, con un arco de paso semicircular y un cuadrado de campanario sobre él, rematado con una cúpula de linterna. Está cubierto con un tejado a dos aguas, y las habitaciones están cubiertas con una bóveda cilíndrica con arcos sobre las ventanas. Las paredes están divididas por pilastras y decoradas con un friso ornamental de estuco. El edificio sufrió graves daños durante la Gran Guerra Patria y fue restaurado en 1951 y 1953, utilizando el dibujo de T. G. Shevchenko.

En la iglesia y el campanario se encuentra una exposición del departamento de etnografía del Museo Histórico Estatal de Pereyaslav-Jmelnitski. El edificio es un raro ejemplo de la arquitectura ucraniana de la primera mitad del siglo XVIII.

En 2007 se creó una comunidad eclesiástica que celebraba servicios en una tienda cerca de la iglesia de San Miguel. En 2010, por decreto del Presidente de Ucrania, el complejo de edificios fue transferido a la Iglesia Ortodoxa. Durante este tiempo se llevaron a cabo trabajos de reparación y restauración en el interior del templo. Actualmente continúa la instalación de la cúpula central y la mejora del área circundante. La iglesia de San Miguel es la única en Pereyaslav-Jmelnitski donde se celebra la Divina Liturgia diariamente.

El 20 de enero de 2011, el arzobispo de Pereyaslav-Jmelnitski, Alejandro, bendijo el templo.