Храм Архангела Михаила в Петропавловске-Камчатском является частью Пантелеимонова мужского монастыря, расположенного на сопке Радиосвязи. Монастырь был основан решением Синода от 26 декабря 2006 года, хотя монашеская община существовала здесь с 2000 года. Территория монастыря включает место, где до 1917 года находилась часовня в честь мучениц Веры, Надежды, Любови и матери их Софии, построенная в память о защитниках Петропавловска в 1854-1855 годах.
Строительство Морского собора во имя Архангела Михаила началось в 2013 году с закладки камня. Нижний храм собора был освящен в 2015 году в честь равноапостольного князя Владимира. Главный купол с крестом установлен в 2017 году. Собор возводится как памятник погибшим морякам и рыбакам. Среди святынь храма — ковчег с частицей мощей святого праведного адмирала Феодора Ушакова и икона Божией Матери «Неупиваемая Чаша».
Архитектурный комплекс монастыря включает братский корпус, построенный в 2011-2012 годах, воскресную школу и миссионерский центр. В окрестностях поселка Термальный Елизовского района основан скит Всех святых с деревянным храмом. К 2019 году в монастыре проживало около 20 насельников.
Исторически территория, где расположен храм, связана с событиями Крымской войны. В 1854 году Петропавловск-Камчатский подвергся нападению англо-французской эскадры. Защитники города, включая моряков и местных жителей, отразили нападение. Часовня на месте братской могилы погибших воинов существовала с 1885 года до ее разрушения в советский период.