Екатеринбургский купец Федор Алексеевич Михайлов, серьезно заболев, в 1885 году завещал 500 рублей с процентами через причт Екатеринбургского собора на строительство кладбищенской церкви на Новом кладбище, известном как Михайловское. Это был его первый вклад. 13 октября 1886 года он через городскую думу сделал второй вклад, 300 рублей с процентами, также на причт Екатеринбургского собора для строительства церкви при кладбище. Учитывая, что на строительство церкви требовалось 12000 рублей, вклад Михайлова был значительным и первым. Поэтому церковь в народе называют Михайловской.

Церковь была заложена 8 июня 1886 года, а освящена 17 июня 1900 года Преосвященным Поликарпом, епископом Екатеринбургским и Ирбитским.

Строительство велось исключительно на средства купцов Якова Прохоровича Андреева, Конюхова, Александра Алексеевича Волкова и других. Они выбрали место для вечного упокоения недалеко от церкви. Купец Михайлов скончался в конце 1886 года. Его дом сохранился, хотя и сильно перестроен, и после его смерти был куплен юристом Магницким. Дом расположен на Колобовской улице, ныне ул. Толмачева, N21.

В 1918 году Всехсвятская церковь сильно пострадала от пожара, и ремонт длился два года. В это время здание храма получило интересные настенные росписи, выполненные по картонам под руководством П.М. Васнецова.

После раскола церквей в 1922 году Михайловская церковь была передана "обновленческой" общине и на некоторое время стала Кафедральным собором обновленцев. В последующие десятилетия храм дважды закрывали, его убранство и росписи были разграблены. С 1965 года в нем долгое время находилась цветочная лавка треста похоронного обслуживания, а алтарь был осквернен.

Михайловская церковь была возвращена верующим в конце 1989 года после двухлетней борьбы церковной общины с властями. В ноябре 1990 года архиепископом Мелхиседеком был освящен престол во имя Всех Святых. С этого времени и по сей день настоятелем является протоиерей Владимир Поммер. Благодаря его трудам и усилиям прихода храм благоустраивается, построены крестильное помещение, духовный центр и часовня.