Au XIe siècle, dans la partie nord de la forteresse de la ville se trouvait la cathédrale Saint-Michel à cinq nefs, souvent mentionnée dans les chroniques et détruite en 1239 lors de l'invasion du khan Batou. À sa place, l'église Saint-Michel a été construite. Les fondations de l'ancienne cathédrale avec des restes de murs ont été fouillées en 1949 et 1953 par M. K. Karger, ainsi qu'en 1967 par M. I. Sikorsky et V. A. Kharlamov. En 1734, l'église a été endommagée par un incendie, mais les dégâts se sont révélés mineurs, et elle a rapidement été restaurée. En 1823, le dôme en pierre d'origine a été remplacé par un dôme en bois, visible sur le dessin de T. G. Shevchenko réalisé en 1845.

L'église est en pierre, crépie, et son plan est proche du type à trois nefs. L'espace principal est allongé, rectangulaire, couvert d'une voûte en arc de cercle avec des arcs de décharge, auquel sont adjoints une abside polygonale et un vestibule, couverts de voûtes en berceau. L'ensemble du bâtiment est recouvert d'un toit à deux pentes. Les murs sont divisés par des pilastres et percés de fenêtres surmontées de frontons avec des sculptures ornementales et narratives. Tout autour, l'église est décorée d'une frise avec des rosaces en céramique émaillée. À l'intérieur, des fresques des XVIIIe et XIXe siècles, créées par des artistes de l'école de peinture de Kiev, ont été conservées. À l'est de l'église se trouvent le clocher et les cellules avec la salle à manger, réunis en un seul bâtiment.

Le bâtiment est en brique, crépie, allongé, rectangulaire en plan, avec une arche de passage semi-circulaire et un étage carré de clocher au-dessus, couronné d'un dôme en forme de tente avec une lanterne. Il est recouvert d'un toit à deux pentes, les pièces sont couvertes d'une voûte cylindrique avec des arcs de décharge au-dessus des fenêtres. Les murs sont divisés par des pilastres et ornés d'une frise ornementale en stuc. Le bâtiment a beaucoup souffert pendant la Grande Guerre patriotique et a été restauré en 1951 et 1953, en utilisant le dessin de T. G. Shevchenko.

Dans l'église et le clocher se trouve une exposition du département d'ethnographie du musée historique d'État de Péréiaslav-Khmelnytsky. Le bâtiment est un exemple rare de l'architecture ukrainienne de la première moitié du XVIIIe siècle.

En 2007, une communauté ecclésiastique a été créée, qui a célébré des services dans une tente près de l'église Saint-Michel. En 2010, par décret du Président de l'Ukraine, le complexe de bâtiments a été transféré à l'Église orthodoxe. Pendant ce temps, des travaux de réparation et de restauration de l'intérieur de l'église ont été réalisés. Actuellement, l'installation du dôme central et l'aménagement du territoire adjacent se poursuivent. L'église Saint-Michel est la seule à Péréiaslav-Khmelnytsky où la Divine Liturgie est célébrée quotidiennement.

Le 20 janvier 2011, l'archevêque de Péréiaslav-Khmelnytsky, Alexandre, a consacré l'église.