В 1221 году святой князь Георгий Всеволодович, основав Нижний Новгород, построил в нем и первую церковь деревянную, во имя святого Архангела Михаила. В 1227 году тот же князь вместо деревянной церкви построил каменную, которая со времени утверждения в Нижнем Новгороде великокняжеского престола сделалась придворным храмом нижегородских князей. Но так как эта церковь к тому времени уже значительно обветшала, то второй великий князь нижегородский Андрей Константинович в 1359 году, построил на том же месте новый каменный, стены коего сохраняются и до настоящего времени.
В течение своего долговременного существования Архангельский собор, страдая неоднократно от нападений вражеских и от пожаров, к началу XVII века дошел до такого положения, что требовалось капитального ремонта, которон и было сделано в 1624-1631 годах при царе Михаиле Федоровиче за счет царской казны. При этом возобновлении изменен был несколько и внешний вид храма, своды в нем были разобраны и вместо них на старых стенах устроен был каменный шатровый верх, сохранившийся доселе. В 1672 году к собору был пристроен придел во имя святого Евангелие Иоанна Богослова, во имя которого был престол в теплой деревянной церкви, стоявшей подле этого собора и сгоревшей около половины XVII века. В последующее время пожары, бушевавшие в Кремле в 1704 и 1711 годах и особенно большой пожар в 1715 году, нанесли столько повреждений этому собору, что он был закрыт для богослужения. В таком состоянии Архангельский собор находился до тех пор, пока в 30-х годах XVIII века не был возобновлен старанием нижегородского вице-губернатора Волынского, который устроил в нем и новый, доселе существующий, иконостас и снабдил его потребною утварью, после чего собор и был освящен 18 марта 1732 года. В 1795 году был возобновлен и придел собора другим вице-губернатором князем Долгоруким, причем, по желанию его, престол в приделе был освящен не только во имя Евангелие Иоанна, а еще во имя святого князя Георгия, основателя Нижнего Новгорода. В период самостоятельности Нижегородского великокняжества Архангельский собор был придворным храмом, а с утратою этой самостоятельности он сделался усыпальницею некоторых потомков первого князя Константина Васильевича. Здесь погребены правнук Константина князь Василий, сын Симеона Кирдяпы, скончавшийся в Нижнем Новгороде в 1404 году, сын его князь Иван Васильевич Горбатый-Суздальский, князь Иван Васильевич, сын Василия Кирдяпы и правнук Константина Васильевича, князь Василий Юрьевич, племянник Ивана Васильевича Кирдяпы. Кроме того, здесь погребены князья, известные только по именам Петр, Зиновий, Зосима, Иона и княгиня Ирина.
Из древних икон в соборе замечательны явление Архангела Михаила Иисусу Навину близ Иерихона, икона относится по первоначальному письму XIV века, Киево-Печерская икона Божией Матери, преподобной Марии Египетской, святого Николая Мирликийского и Воскресения Христова с изображением вокруг страданий Спасителя. Из древних святых вещей в соборе сохраняется небольшая плащаница, шитая золотом и шелками по белому атласу, напрестольный крест с частицами мощей разных святых, приложенные боярином Головиным.
16 февраля 2006 года в Нижний Новгород с официальным визитом прибыл Президент России Владимир Путин. Он посетил Нижегородский кремль и возложил цветы на могиле Кузьмы Минина в усыпальнице собора. В 2008 году неподалёку от собора был установлен памятник князю Юрию Всеволодовичу и епископу Симону Суздальскому. Его открытие состоялось 17 февраля. Во всех храмах Нижнего Новгорода в этот день служили праздничную литургию. Памятник освятил архиепископ Нижегородский и Арзамасский Георгий. 16 марта 2009 года в дар Михайло-Архангельскому собору от депутатов Нижегородского законодательного собрания были переданы 9 колоколов. 26 марта 2009 года на звонницу был установлен самый большой из колоколов собора, Законник, его вес 530 кг. В сентябре 2009 года храм посетил Патриарх Московский и всея Руси Кирилл. Патриарх почтил память патриота Кузьмы Минина, прах которого покоится в соборе, и совершил заупокойную литию. В память о посещении он подарил собору Казанскую икону Божией Матери.
