Храм построен в 1775 г. в пригородной слободе Пески («на Песках»), где первоначально (с 1699 г.) находился деревянный храм во имя Архангела Михаила. В третьей четверти XIX в. трапезная, приделы и алтарная часть перестроены. Колокольня возведена в начале ХХ в. В годы большевистских гонений на церковь в числе многих храмов был закрыт и Михайловский храм.
В 1948 г. приход был отрыт, и по настоящее время в нём совершаются богослужения. В 2003 г. по благословению митрополита Воронежского и Борисоглебского Сергия были начаты капитальный ремонт и реставрация храма. 24 июня 2007 г., в неделю 4-ю по Пятидесятнице, митрополит Воронежский и Борисоглебский Сергий перед началом Божественной литургии совершил чин обновления храма.
В архитектуре храма соединились три стиля: барокко – ядро храма; русский стиль – декор фасадов трапезной, приделов и алтарной части; классицизм в период стилизации в эклектике – колокольня. Форма основания храма – «корабль», высота 25 метров. Колокольня трёхъярусная, высотой – 42 метра. Купол один. В 1995 г. церковь была отнесена к памятникам архитектуры федерального значения.
Строители и благотворители храма: настоятель Семилукского мужского монастыря игумен Зосима, уроженец г.Острогожска, московский предприниматель Василий Андреевич Летов.
