Деревня Михайловская, расположенная у речки Суери, была основана переселенцами из центральных губерний России в 1848 году. Вскоре после строительства собственной церкви и образования прихода, деревня получила статус села Михайловского, где ежегодно проводились Никольские торжки 9 мая и 6 декабря.

С момента основания деревня Михайловская входила в состав прихода Знаменской церкви села Мостовского. В 1859 году был образован самостоятельный Михайловский приход, включавший, помимо самого села, деревни Крошина, Песьяная (Мало-Песьяна), Худорыбья, Троицкая (Ново-Троицкая), Першина (Ново-Першина) и Сунгурова. С 1894 года в приход вошла деревня Мало-Крошина, а в начале XX века, деревня Кокорина. Такой состав прихода сохранялся до начала 1930-х годов.

В 1858 году в деревне Михайловской началось строительство деревянной церкви на каменном фундаменте, посвященной Святителю и Чудотворцу Николаю. Средства на строительство были собраны местными жителями, и работы завершились в 1859 году. В 1861 году прихожане наняли живописца Степана Крутова для создания золоченого иконостаса с резьбой и иконами в греческом стиле. Освящение храма состоялось 9 мая 1865 года. К концу XIX века церковь обветшала, и в 1904 году здание было продано Речновскому сельскому обществу, а иконы перенесены в новый храм. Из-за ветхости и малой вместимости старой церкви в 1897 году было решено построить новую каменную церковь в память о коронации императора Николая II.

В 1900 году архитектор Николай Юшков разработал проект нового трехпрестольного храма, рассчитанного на 1000 человек. Епархиальное начальство одобрило строительство, которое финансировалось прихожанами. Подряд на кладку здания получил крестьянин Георгий Макаров из Омутинской волости Ялуторовского уезда.

Церковь была заложена 13 июля 1900 года благочинным Петром Буровым. К маю 1905 года завершились внешние и внутренние работы, и на семиглавый храм с высокой колокольней установили девять золоченых крестов. В 1906 году были изготовлены три резных золоченых иконостаса по проекту И.А. Хлопотова, который также расписал стены и своды храма.

6 ноября 1906 года благочинный Николай Буров в сослужении восьми священников освятил главный престол во имя Святителя и Чудотворца Николая. В последующие годы были освящены боковые приделы: южный в честь священномученика Харлампия 8 февраля 1914 года и северный в честь Святого Феодосия Черниговского. После освящения центрального престола в течение 10 лет строилась каменная ограда с металлическими решетками, а храм продолжал украшаться стенной живописью.

Николаевская церковь в селе Михайловском официально не закрывалась, но перестала функционировать с 1932 года, когда в здании разместился склад «Заготзерно».

К началу 1960-х годов здание пришло в аварийное состояние, стены покрылись трещинами, а церковная ограда была разрушена. Однако усилиями местных жителей храм был восстановлен. Отремонтированы паперть и притвор, и теперь каждый четверг здесь проводятся службы.