Согласно преданию, первая деревянная церковь на этом месте была построена в 1213-1215 годах, во времена Ярославского княжества. Основателем храма считают князя Константина Всеволодовича Мудрого. Около 1300 года княгиня Анна, вторая жена князя Федора Ростиславича Черного, возвела здесь новую церковь и передала ей знаменитую икону Архистратига Михаила, известную как Михаил Лоратный. В средние века церковь Михаила Архангела, по некоторым данным, была соборной. Храм неоднократно страдал от пожаров, но каждый раз восстанавливался. Нынешний каменный пятиглавый храм был заложен в 1657 году. Он двухэтажный, двухстолпный, с высоким подклетом. Главная холодная церковь во имя Архистратига Михаила расположена на втором этаже. С северной и западной сторон её окружают паперти, а на северо-западном углу галереи возвышается восьмигранная шатровая колокольня с семью колоколами общим весом 138 пудов. На северной стороне паперти устроен холодный придел во имя соловецких чудотворцев Зосимы и Савватия с четырехъярусным золоченым иконостасом, частично расписанным в 1848 году. На первом этаже с южной стороны находится теплый придел во имя Благовещения Пресвятой Богородицы. Согласно храмовой надписи на южной стене, росписи холодного храма выполнены с 17 мая по 21 сентября 1730 года артелью ярославских мастеров под руководством Федора Федорова. В артель входили Семен Иванов Горин, Иван Никитин Горин с младшим братом Иваном, Алексей Иванов Сопляков, Андрей Емельянов Шустов с сыном Афанасием, Иван Степанов Сарафанников, Иван Афанасьев и Матвей Никитин. Большинство из них были молодыми художниками, и работа над росписью стала для них школой мастерства под руководством опытного Федорова, для которого это, вероятно, был последний этап в творческой карьере. Размеры храма позволили включить в программу росписи почти все традиционные для Ярославля иконографические циклы, включая сцены из Ветхого Завета. Паперти не были расписаны, за исключением западного портала. Основной особенностью росписи является её упрощенная декоративность, напоминающая лубок. Традиционный метод оформления уступил место ритмическому чередованию горизонтальных фризов, напоминающих узорчатый ковер. Миниатюрные кулисы перестали выполнять роль внутренних палат, став узорчатым фоном. Декоративные горки уступили место пологим холмам, слабо выявляющим глубину пространства. Одежды персонажей исполнены схематично, с множеством мелких вертикальных складок, лишенных изысканности и орнамента. Во время восстания 1918 года церковь сильно пострадала от артиллерийского обстрела. С мая 1930 года она была закрыта и передана Ярославскому отделению Центральных Государственных Реставрационных Мастерских. В 1992 году храм был возвращен Русской Православной Церкви, а в 1995 году получил статус гарнизонного.