Архангельский собор единственное сохранившееся строение на территории Кремля, оставшееся от существовавшего на этом месте дворцового комплекса рязанских князей. В 1521 году, после присоединения Рязани к московскому княжеству храм стал составной частью резиденции главы рязанской епархии, служа одновременно усыпальницей местных православных иерархов. По версии Д. И. Иловайского храм служил «домовой церковью» для рязанской княжеской фамилии. На протяжении последующих веков в нём были погребены 22 рязанских епископа в основном XV—XVI веков, начиная с Феодосия в 1471 году. Последнее захоронение совершено в 1922 году. Первое документальное упоминание о храме относится к 1532 году. В нём сообщается о пожертвовании Архангельскому собору колокола, сделанное рязанским епископом Ионой II «на память своей душе». Колокол был вылит псковскими мастерами и по смете весил 40 пудов. За время своего существования храм несколько раз перестраивался и видоизменялся. Первая реконструкция храма пришлась на середину 17 века. В первоначальном варианте храм был сооружён с каменной колокольней, прилегающая к южной части храма. В описи 1638 года, составленной боярином Иваном Ляпуновым, рядом с храмом упоминалась каменная соборная колокольня, которая в период 1621—1637 годов была сломана по приказу архиепископа Антония и заменена на восьмистеннуй дубовую. Старый колокол сняли, перелили с добавлением меди и вылили большой, благовестный. Также был куплен немецкий колокол. Храм значился как каменный с двумя пределами в честь Бориса и Глеба с южной стороны и в честь святого равноапостольного князя Владимира с северной. После очередного пожара 1638 года колокольня вновь сильно пострадала, а после сильнейшего пожара 8 сентября 1647 года, затронувшего практически весь кремль, деревянная колокольня была практически уничтожена. Пострадал и сам собор, обгорели стены, рухнул свод. На середину XVII века приходится первая значительная перестройка храма, сделанная каменных дел мастером Василием Харитоновым сыном Зубова, из Солигалича, видоизменившая его верхнюю часть. Им были заново облицованы стены изнутри и снаружи, восстановлены своды, барабан, по периметру четверика надстроен карниз, сложенный закомарами. В ноябре 1651 года при архиепископе Мисаиле к южному фасаду Архангельского собора московский подмастерье Юрий Корнильев возвёл новую колокольню, просуществовавшую до начала XIX века. Вторая реконструкция пришлась на 1735 год, когда к западной части храма был пристроен притвор. К началу XIX века храм значительно обветшал и пришёл в аварийное состояние. С 1757 года по 1819 годы, вплоть до очередной реконструкции, богослужения в храме не проводились. На новую реконструкцию храма в 1819 году пожертвовали средства купец Михаил Афанасьевич Живаго и мещанин Василий Харин. Верхняя часть собора была разобрана и во вновь выложенной главе появились окна. Реконструкции подверглось и внутреннее убранство храма. В связи со строительством в 1789—1840 годах Соборной колокольни, обветшалую колокольню Архангельского собора окончательно разобрали. 8 ноября 1819 года при скоплении всего города архиепископ Сергий торжественно освятил собор, после чего прошла первая церковная служба в восстановленном храме. Согласно описанию в Епархиальных ведомостях 1819 года в алтаре Архангельского собора были размещены иконы XVII века. На резных позолоченных дверях находились образы Божей Матери, архангела Гавриила и четырёх евангелистов, а над царскими вратами образ Тайной Вечери.
Современный облик храма во многом обязан губернскому архитектору С. А. Щёткину. Очередная реконструкция 1864—1865 годов дополнила храм парадным западный входом в собор через притвор. К стене архиерейского перехода был пристроен роскошный портал с резной каменной аркой. Вход был соединен пристройкой к трапезной. За долгие годы существования храм врос в землю, по этой причине в пристройке были сделаны спускающиеся ступени к основному уровню помещения. В 1865 году Н. В. Шумовымым были расписаны стены храма. На куполе сохранилось изображение Саваофа в окружении херувимов. Ему принадлежит и роспись на барабане храма, в простенках которого изображены фигуры четырёх ангелов. Работа выполнена в академическом стиле с использованием техники клеевой живописи. По договору с протоиереем Н. А. Ильинским Н. В. Шумовымым был выполнен проект иконостаса, не сохранившийся до наших дней, а также рисунок паркета храма. Рязанцы делали пожертвования на восстановление храма. К 800 летию основания Рязани в храме произвели очередной ремонт, на который пожертвовал средства ктитор кафедрального собора Василий Александр Постников. Храм был передан братству во имя святого Василия Рязанского и стал именоваться церковью братства Василия Рязанского. В 1899 году на непродолжительное время храм был предоставлен Нежинскому и Боховскому полку, размещенных в Рязани. Революционные события 1917 года не обошли стороной и Архангельский собор. В 1919 году он был закрыт. Часть предметов была изъята в «Гохран», часть поступила в Рязанский губернский музей. В последующее советское время здание собора находилось в распоряжении множества различных организаций. С 25 августа 1931 года помещение собора передано под научное краеведческое книгохранилище с читальней, которое располагалось в нём до 1945 года. В книгохранилище числилось около 20000 книг. В 1970-е годы была проведена очередная реставрация храма по проекту И. В. Ильенко. В 1974 году были произведены обмеры здания и предпринята попытка придать храму его первоначальный облик. С начала 1980-х годов в помещении храма расположилась одна из экспозиций Рязанского государственного историко-архитектурного музея-заповедника, а с середины 1990 года экспозиция «Сокровища православной культуры XII-XIX веков.»
