В 1818 году в уездном городе Аткарске на средства прихожан был возведен каменный собор, посвященный Архистратигу Божию Михаилу. В 1865 году его перестроили. В соборе было три престола: главный, в честь Архистратига Бесплотных сил, а в трапезной, в честь Покрова Пресвятой Богородицы и святителя Николая Чудотворца. В состав причта входили протоиерей, два священника и два псаломщика. Для них были предусмотрены церковные дома. При соборе действовала церковноприходская школа, а в приходе, три школы грамотности: в Аткарской пригородной слободе, Среднем и Нижнем Колышлее. К приходу относились часть города Аткарска, Аткарская пригородная слобода и четыре деревни: Елизаветино, Средний Колышлей, Нижний Колышлей и Андреевка. С 1850 по 1853 год настоятелем собора был протоиерей Иоанн Покровский, который основал Дубовский женский монастырь.

Летом 1922 года тайно был хиротонисан епископом Аткарским, викарием Саратовской епархии, насельник саратовского Спасо-Преображенского монастыря Николай Парфёнов. 18 марта 1923 года его хиротонию утвердил святой Патриарх Тихон. Из-за болезни позвоночника епископ Николай не смог посетить свой кафедральный город и жил в Свято-Алексиевском скиту Спасо-Преображенского монастыря. В 1927 году его арестовали, и после двенадцати лет ссылок и тюрем он скончался в больнице Владимирского централа.

В 1933 году Михаило-Архангельский собор был закрыт и полностью разрушен.

Михаило-Архангельский приход был воссоздан в 1991 году. 25 марта 1992 года аткарская городская администрация предоставила приходу зал в здании бывшего народного суда для безвозмездного пользования. В храме ежегодно проводятся ремонтно-восстановительные работы, строится крестильня, возведена колокольня. На храм установлены купола, крыша перекрыта. В храме находятся иконы преподобного Серафима Саровского и блаженной Матроны Московской с частицами их мощей.