Церковь была построена в 1842-1845 годах на Галкиной горе, на месте старой деревянной Михаило-Архангельской церкви, возведенной в 1783 году. В строительстве участвовали местные купцы Никита Серафимов и Даниил Балаев. Освящение храма состоялось 7 и 9 ноября 1847 года. Первоначально планировалось, что он станет собором, но эту роль взял на себя Троицкий храм, построенный немного раньше, а Архангельская церковь стала приходской.

В северной части Башкирии этот храм оставался единственным действующим, за исключением периода с 1937 по 1945 годы. В 1937 году здание использовалось как зернохранилище, а колокольня была снесена. В 1945 году церковь была вновь открыта священником Гавриилом Желвицким. В её восстановлении участвовали монахини, оставшиеся в городе после закрытия Бирского Троицкого монастыря в 1924 году. В начале 1950-х годов здесь служил дед патриарха Кирилла, священник Василий Степанович Гундяев.

Согласно постановлению № 390 Совета министров Башкирской АССР от 19 июля 1976 года, церковь была признана памятником архитектуры местного значения.

В 2002 году начался капитальный ремонт храма: была построена новая колокольня и обустроена территория вокруг. Однако сообщалось, что в процессе ремонта были утрачены росписи и элементы декора. В июне 2016 года, во время визита в Башкортостан, патриарх Кирилл посетил храм и провел в нем молебен.

На территории храма находятся епархиальная швейная мастерская «Тавифа», отдел религиозного образования и катехизации, а также миссионерский отдел.