По преданию, появление первой деревянной церкви на этом месте относится к 1213-1215 годах, ко временам существования удельного Ярославского княжества. Основателем храма считается князь Константин Всеволодович Мудрый. Около 1300 года вторая супруга князя Федора Ростиславича Черного, княгиня Анна построила на этом месте новую церковь. По преданию, она передала в основанный ею храм знаменитую икону Архистратига Михаила, известную также как, Михаил Лоратный. По некоторым сведениям, церковь Михаила Архангела в средние века была соборной. На протяжении веков храм неоднократно подвергался пожарным бедствиям, после которых вновь отстраивался. Ныне существующий каменный пятиглавый храм был заложен в 1657 году. Храм пятиглавый, двухэтажный, двухстолпный, на высоком подклете. Главная холодная церковь во имя Архистратига Михаила находилась на втором этаже. Церковь окружена с северной и западной стороны папертями. Над северо-западным углом галереи возвышается восьмигранная шатровая колокольня. На ней находилось 7 колоколов общим весом 138 пудов. С северной стороны паперти был устроен холодный придел во имя соловецких чудотворцев Зосимы и Савватия с четырехъярусным золоченым иконостасом. В 1848 году стены придела были частично расписаны. На первом этаже с южной стороны располагался теплый придел во имя Благовещения Пресвятой Богородицы. Как сообщает храмовая надпись на южной стене, росписи холодного храма выполнены в период с 17 мая по 21 сентября 1730 года артелью ярославских мастеров во главе с Федором Федоровым. В ее состав входили Семен Иванов Горин, Иван Никитин Горин со своим младшим братом Иваном, Алексей Иванов Сопляков, Андрей Емельянов Шустов и его сын Афанасий, Иван Степанов Сарафанников, Иван Афанасьев и Матвей Никитин. Большинство членов артели составляли сравнительно молодые художники. Работа над Архангельской росписью стала для них школой профессионального мастерства под руководством опытного знаменщика Федора Федорова, для которого, вероятно, фрески Михаила Архангела были заключительным этапом его творческой биографии. Значительные размеры храма позволили Ф. Федорову включить в программу росписи почти все традиционные для Ярославля иконографические циклы. В нее включены и сюжеты, обычно помещавшиеся на папертях ярославских церквей, например, сцены из Ветхого Завета. Сами паперти не были расписаны, за исключением входного западного портала. Основной особенностью архангельской росписи является ее упрощённая, несколько лубочная декоративность. Старый метод оформления храмового пространства по законам архитектоники полностью уступил место ритмическому чередованию горизонтальных сюжетных фризов, которые приобрели здесь характер узорчатого нарядного ковра. Миниатюрные кулисы перестали выполнять роль, нутряных палат и превратились в узорчатый стаффаж. Традиционные декоративные горки с лещадками почти полностью уступили место пологим холмам, которые довольно слабо выявляют глубину пространства. Одежды персонажей исполнены схематично, со множеством мелких вертикальных складок. Они лишены былой изысканности и роскошного орнамента. Во время восстания 1918 года, при артиллерийском обстреле города войсками красных церкви были нанесены значительные повреждения. С мая 1930 года церковь закрыта и передана в ведение Ярославского отделения Центральных Государственных Реставрационных Мастерских. В 1992 году храм передан Русской Православной Церкви. В 1995 году получил статус гарнизонного.
