Первое упоминание о храме во имя святого Архангела Михаила в селе Питерка относится к 1857 году. Церковь была построена тщанием прихожан. Здание было деревянным, с деревянной колокольней, и имело два престола: главный во имя Архистратига Михаила и придельный во имя святителя Митрофания Воронежского. К храму примыкал священнический сад, позднее преобразованный в парк, а также несколько хозяйственных построек, расположенных на берегу реки Малый Узень.
В годы советской власти храм был перестроен под светское учреждение, а затем разрушен. Изображений первоначального облика церкви не сохранилось. В конце XX века началось возрождение приходской жизни. 31 декабря 2002 года в здании бывшей конторы совхоза «Солнечный», переоборудованном под храм, был открыт приход во имя святого Архангела Михаила. 27 марта 2004 года состоялось освящение новоустроенного храма, которое совершил епископ Саратовский и Вольский.
В последующие годы в храме проводились ремонтные работы. В 2007 году был заменен пол в алтаре, уложена плитка из керамогранита, установлены пластиковые окна, новая входная дверь и козырек над входом. В 2008 году работы продолжились: установлен новый иконостас, изгородь, благоустроена прихрамовая территория. Приход окормляет также храмы в соседних селах: Свято-Троицкий храм в селе Малый Узень, храмы Казанской иконы Божией Матери в селах Мироновка и Алексашкино, а также часовню в честь Воскресения Христова на кладбище села Питерка.