Первая деревянная церковь во имя Архангела Михаила была построена в середине XVII века за стенами Керенской крепости и стала соборным храмом города. Позднее, в 1753 году, на северной окраине города была возведена вторая деревянная церковь с тем же посвящением. В 1828 году к ней пристроили колокольню, однако со временем здание обветшало и было разобрано. В память о старом храме на южной окраине города в 1867 году был построен новый каменный храм, который сохранился до наших дней.
Строительство нового храма осуществлялось с 1863 по 1867 годы на средства прихожан и при участии протоиерея Успенского собора Адриана Полякова. Придел был освящён в 1867 году, главный престол — в 1872 году. Архитектура храма выполнена в стиле, подражающем храмам XVII века, с умеренным эклектичным декором. Двухсветный четверик храма увенчан декоративным пятиглавием, с востока к нему примыкает пятигранная апсида, с запада — трапезная, соединённая с трёхъярусной шатровой колокольней. Церковь обнесена чугунной оградой.
В советский период храм был закрыт в 1930-х годах и использовался под зерносклад. С 1937 по 1945 годы богослужения не проводились. В 1945 году храм был вновь открыт и стал единственным действующим культовым сооружением в районе. С 1979 по 1982 годы настоятелем церкви был отец Николай (Агафонов), ныне известный православный писатель.
В настоящее время храм во имя Архангела Михаила в селе Вадинск действует и входит в состав Вадинского благочинного округа Сердобской епархии Русской Православной Церкви. В нём проводятся воскресные и праздничные богослужения, а также осуществляется духовное окормление прихожан.
