Город основан в царствование Елизаветы Петровны в 1757 году, первопоселенцами стали новокрещённые чуваши, по имени одного из которых и получил название город. Вскоре в Белебее была построена первая деревянная церковь во имя св. Архангела Михаила, но в пугачёвщину чуваши примкнули к бунту и сожгли свою церковь примерно в 1774 году. В 1781 году Белебей утверждён уездным городом Уфимского наместничества Оренбургской губернии, и на месте сожжённой была построена вторая деревянная Михаило-Архангельская церковь.
Через 35 лет уездный город созрел для каменного храма. Дело о его построении началось в 1815 году. В том же году из Оренбургской Духовной консистории была выдана шнуровая книга для сбора добровольных пожертвований поверенному от жителей города отставному вахмистру Александру Мальзеву. В связи с постройкой церкви упоминается имя протоиерея Димитрия Дмитриева, определённого в г. Белебей в 1820 году. Сооружение каменной церкви на средства прихожан несколько затянулось. В 1822 году приступили к заготовке материала. Окончание строительства последовало только к 1828 году, и в ноябре того же года однопрестольный храм также во имя св. Архистратига Михаила освятил архиепископ Амвросий II Морев.
Архитектурой храма был избран классицизм, но по виду и вместимости он походил на сельскую церковь большого прихода. Фасады обработаны очень сухо. Типовой двусветный четверик с полуциркульными окнами по бокам покрыт большим четырёхлотковым сомкнутым сводом-куполом с люкарнами и увенчан восьмеричком с маковкой. Апсида пятигранна. Колокольня невысокая, приземистая.
По непонятной причине новый каменный храм был возведён в глубине квартала, не на месте предшествующей церкви. По сведениям о. Т. Земляницкого, на месте престола прежней церкви был воздвигнут памятный знак, который через несколько десятилетий заменила кирпичная часовня, по другой версии вторая Михайловская церковь довольно долго сосуществовала вместе с новой каменной, и только потом на её месте был поставлен временный памятник, а следом часовня.
Однако, есть предположение, что часовня воздвигнута на месте церкви, сожжённой во время пугачёвщины, а церковь 1781 года стояла, где нынешняя, по другой версии – всё наоборот: часовня стоит на месте второй церкви, а сожжённая была на месте нынешней, по третьей – церкви 1757 года и 1781 года стояли на месте нынешней часовни, по четвёртой – либо церковь 1757 года, либо церковь 1781 года стояла вообще в четвёртом месте. Так или иначе, в конце XIX века и начале ХХ века на месте одной из старых церквей Белебея поднялась изящная восьмигранная кирпичная часовня, выстроенная в первенствующем тогда русском кирпичном стиле. Она чудом сохранилась и находится на противоположной стороне улицы во дворе женской гимназии – в 80 метрах к востоку от нынешнего храма Архангела Михаила.
В 1879 году при священнике Василии Софотерове по распоряжению Святейшего Синода Михаило-Архангельская приходская церковь преобразована в соборную. В сентябре 1915 года прихожане во главе с председателем церковно-приходского попечительства, Городским головой Александром Васильевичем Шумиловым, постановили расширить храм, перестроив его в трёхпрестольный в нарядном русско-византийском стиле. Первую лепту в 5000 руб. внёс купец Михаил Аполлонович Ягодкин, соборный староста. Но известные события сделали перестройку неосуществимой.
Закрыта церковь в годы первых пятилеток, снесена колокольня. В течение многих лет использовалась под склад, последние годы храм стоял полузаброшенным, заколоченным и медленно разрушался. В 1988 году в связи с 1000-летием Крещения Руси православные верующие вернули здание и в течение года восстановили его для богослужений. Неплохо реставрирована купольная часть, но верхняя часть колокольни была воссоздана не по виду прежней, с запада осуществлена лишняя пристройка.
В настоящее время Михайловский храм находится в центре исторической части Белебея, в окружении зданий-памятников истории и архитектуры – наследия уездного города. В 1998 году в церкви освящён второй престол в честь Владимирской иконы Божией Матери.
Прежде одной из главных святынь Михаило-Архангельского храма был образ св. прп. Серафима Саровскаго, писаный на полотне, по преданию, с натуры, и пожертвованный во храм о. Н. Кибардиным. Ныне в церкви имеются иконы с частичками мощей: святой мученицы Татьяны, преподобного архимандрита Гавриила Мелекесского, преподобного Александра Чагринского новомученика, 40 мучеников Севастийских и иные.
