Собор Архангела Михаила в Черняховске первоначально был построен как протестантская реформатская кирха в 1886–1890 годах. Проект здания разработал кёнигсбергский архитектор Фридрих Адлер в неороманском стиле. Строительство началось в 1886 году на площади Маркграфенплатц, а освящение состоялось 24 апреля 1890 года. Храм возводился в честь 300-летия получения Инстербургом (ныне Черняховск) городских прав.
Здание выполнено из обожжённого кирпича тёмно-коричневого цвета с красноватым оттенком, с применением гранита для фундамента и декоративных элементов. Архитектурный ансамбль включает трёхнефную полуциркульную конструкцию с западной башней высотой 65,8 метра и двумя восточными башнями по 33 метра. Внутреннее убранство включало витражи мастерской Ц. Л. Тюрке из Циттау, орган работы М. Телецки из Кёнигсберга и росписи художника Я. Борновски из Эльбинга.
После Второй мировой войны здание использовалось как склад, клуб и спортивный зал. К 1980-м годам оно пришло в аварийное состояние из-за пожаров и отсутствия ремонта. В 1989 году кирха была передана Русской Православной Церкви. Реставрационные работы проводились силами местных жителей. 2 мая 1992 года храм был освящён во имя Архангела Михаила митрополитом Смоленским и Калининградским Кириллом.
В ходе реконструкции были созданы новые фрески, иконостас и витражи, соответствующие православной традиции. В 2007 году здание получило статус объекта культурного наследия регионального значения. С 2016 года собор является кафедральным храмом Черняховской епархии, входящей в состав Калининградской митрополии.