Прошение о постройке приходской церкви во Владимировке было подано Самарской духовной консисторией в Губернское правление 11 мая 1870 года, и спустя три месяца оно получило положительное заключение. Согласно клировым ведомостям, деревянная церковь, вероятнее всего, холодная, вместимостью в 600 богомольцев по утвержденному губернским архитектором проекту была построена в 1877 году, по другим данным — в 1875-м году, на средства прихожан и освящена 20 ноября 1877 года в честь Михаила Архангела. В 1888 году к храму была приписана церковно-приходская школа; приписных часовен и церквей не имелось. После установления советской власти церковь относительно долго оставалась действующей, и была закрыта только около 1937-1938 годов, после чего в ней разместился склад зерна, впрочем, при переустройстве здания его оригинальный внешний вид и даже убранство почти не пострадали.
В годы Великой Отечественной войны жители Владимировки неоднократно отправляли заявления в Совет по делам Русской Православной Церкви при Совете Министров СССР по Куйбышевской области о возобновлении богослужений в закрытом храме, и 23 апреля 1946 года ходатайство было удовлетворено с официальной регистрацией общины Михаило-Архангельской церкви с собственным «специальным культовым зданием». С того дня церковь фактически не прекращала действовать до 1995 года, когда со смертью протоиерея Василя Космача, служившего настоятелем храма во Владимировке еще с 1958 года, богослужения прервались на 4 года. Приходская жизнь возобновилась в 1999 году с назначением иерея Владимира Бахтина; за годы его настоятельства проведены значительные работы по сохранению здания церкви, заменена кровля, обшивка стен, окна, обустроена система отопления.
