Das bis heute erhaltene trapezförmige Hauptschiff der Michaeliskirche wurde in den Jahren 1278 bis 1290 auf den Grundmauern eines etwa 100 Jahre zuvor durch eine Erfurter Patrizierfamilie gegründeten Vorgängerbaus errichtet, von dem nur noch die unteren Geschosse des spätromanischen Turmes erhalten geblieben sind. Im Zusammenhang mit der Gründung der Erfurter Universität, deren Hauptgebäude, das Collegium majus, direkt gegenüber der Kirche errichtet worden war, wurde die Michaeliskirche im Jahr 1392 Universitätskirche. Dadurch wurde die Erweiterung um den Bau eines nördlichen Seitenschiffs sowie der Einbau von Emporen erforderlich. Beides konnte bis zum Jahr 1451 abgeschlossen werden. Die von Weihbischof Bonemilch, Rektor der Universität von 1485 bis1495 und zugleich Pfarrer an der Michaeliskirche gestiftete Dreifaltigkeitskapelle wurde im Jahr 1500 fertiggestellt. Von 1501 bis 1505 nahm der in Erfurt studierende Martin Luther regelmäßig an den Messen in der Michaeliskirche teil. Luther selbst predigte am 21. Oktober 1522 in der Michaeliskirche.

Nach Aufhebung der Erfurter Universität im Jahr 1816 wurde die Michaeliskirche Gemeindekirche. Der Westanbau wurde 1928 errichtet. Die 1944 durch Luftangriffe beschädigte Kirche wurde in den Jahren von 1958 bis 1960 umfangreich renoviert. Heute gehört die Michaeliskirche zur Evangelischen Stadtmission und wird u. a. von der Evangelischen Studentengemeinde genutzt. 1993 wurde mit der Renovierung des Kircheninneren begonnen, die 1995 abgeschlossen werden konnten. Nach aufwendiger Restaurierung wurde im Jahr 2000 die Orgel feierlich eingeweiht. Mit der "Katharina" besitzt die Michaeliskirche die älteste Glocke Erfurts.