Строительство церкви датируется 1339 годом, о чем свидетельствует надпись на одной из плит внутри храма. Она была возведена из известняковой плиты, обмазана и побелена. Размеры здания: длина — 10 саженей 2 аршина, ширина — 12 саженей 1 аршин, высота — 4 сажени 2 аршина. Северный придел был посвящен Положению Пояса Богородицы, а южный придел был упразднен в неизвестное время.
Церковь занимала центральное место в административном устройстве Пскова, будучи ядром Городецкого конца. В 1613 году, 8 ноября, был освящен алтарь и сама церковь во имя Архангела Михаила. В 1694–1695 годах, при архиепископе Иларионе Псковском, по благословению патриарха Андриана, была проведена значительная реконструкция храма: обновлены внутренние и внешние части, установлены новые своды, обновлена железная глава с позолоченным крестом. Работы были профинансированы прихожанами, среди которых Никифор Иванов сын Ямской и староста Гавриил Свечнин.
В 1863 году был обновлен иконостас главного храма. В начале XX века церковь служила полковой церковью Енисейского пехотного полка. После революции, в 1925 году, храм стал главным местом богослужения для сторонников патриаршей церкви, особенно после того как Троицкий собор был занят обновленцами. В 1929 году церковь была переосвящена в кафедральный собор Архангела Михаила.
5 июля 1936 года собор был закрыт и передан в ведение музея. Во время немецкой оккупации Пскова храм был открыт представителями Псковской православной миссии. В 1946–1948 годах была проведена реставрация, в ходе которой были удалены некоторые пристройки XIX века. В 1960 году, по постановлению Совета Министров РСФСР, храм был взят под охрану государства как памятник республиканского значения.
В 1995 году церковь была возвращена Русской Православной Церкви. В 2019 году, на 43-й сессии комитета всемирного наследия ЮНЕСКО, храм был включен в список всемирного наследия как часть храмов псковской архитектурной школы.
Недавно, на территории церкви были обнаружены старые захоронения.
