Ένας πρόδρομος του σημερινού καθεδρικού ναού είχε κτιστεί το 1250 και αντικαταστάθηκε με μια πέτρινη εκκλησία το 1333 από τον μεγάλο δούκα Ιβάν Α΄ Καλιτά, ο οποίος αργότερα θα γίνει ο πρώτος Ρώσος μονάρχης, που θα ταφεί στην εκκλησία. [4] Το 1505 ο μεγάλος δούκας Ιβάν Γ΄, ήδη εν μέσω σημαντικού έργου ανακαίνισης για το Κρεμλίνο, έστρεψε την προσοχή του στην εκκλησία, όπως στην περίπτωση της ανοικοδόμησης του καθεδρικού ναού της Κοιμήσεως της Θεοτόκου δύο δεκαετίες νωρίτερα, και απευθύνθηκε σε αρχιτέκτονες από την Ιταλία για βοήθεια. Ένας Ιταλός, ο Λαμπέρτι Aλοΐζιo ντα Μαντανιάνα (Aλοΐζιο ο Νέος) [5] προσκλήθηκε στη Μόσχα, και έγιναν τα θεμέλια για έναν νέο καθεδρικό ναό στις 21 Μαΐου 1505 [3] Ο Ιβάν Α΄ απεβίωσε το φθινόπωρο του ίδιου έτους και τάφηκε στο ημιτελές ακόμη κτίριο. Οι εργασίες στον καθεδρικό ναό ολοκληρώθηκαν στα τέλη του 1508, αλλά δεν έγινε επίσημα ο καθαγιασμός μέχρι τις 8 Νοεμβρίου 1509.
Το νέο κτίριο ενσωμάτωσε πολλά στοιχεία της Ιταλικής Αναγέννησης και πολλές από αυτές τις λεπτομέρειες (που θεωρούνται «εξωτικές» από τα πρότυπα της Μόσχας) εξαφανίστηκαν κατά τη διάρκεια μεταγενέστερων επισκευών και αποκαταστάσεων. Οι εσωτερικοί τοίχοι δεν ήταν ζωγραφισμένοι με τοιχογραφίες μέχρι τη δεκαετία του 1560. Μια τοιχογραφία του Λάζαρου της Σερβίας ζωγραφίστηκε το 1564. Επιπλέον, μέσα στον καθεδρικό ναό υπάρχουν οι απεικονίσεις του Αγίου Σάββα, του Στέφανου Α΄ Νεμάνια (Αγίου Συμεών) και του Ρωμαίου Αυτοκράτορα Μιχαήλ Η' Παλαιολόγου, που πιστοποιούν τη σύνδεση του Ιβάν Δ΄ του Τρομερού με τις σερβικές ρίζες του. Η μητέρα του Ελένα Γκλίνσκαγια ήταν κόρη του πρίγκιπα Βασίλι Λβόβιτς Γκλίνσκι της Λιθουανίας και της Σέρβας πριγκίπισσας Άνας Γιάκσιτς.
Ο καθεδρικός ναός υπέστη ζημιά στην πυρκαγιά του Κρεμλίνου του 1737 και απειλήθηκε περαιτέρω από την κατασκευή του προκατόχου του Μεγάλου Ανακτόρου του Κρεμλίνου, που οδήγησε σε καθίζηση του εδάφους και προκάλεσε μια μικρή κλίση στον προσανατολισμό των τοίχων.
Υπάρχουν 54 ταφές στον καθεδρικό ναό, με 46 διακοσμημένες λευκές επιτύμβιες στήλες (1636–1637) και εφυαλωμένες θήκες από μπρούτζο (1903). Αξιοσημείωτος είναι ο τάφος του τσάρεβιτς Δημητρίου, γιου του Ιβάν Δ΄ του Τρομερού, ο οποίος τάφηκε εκεί στις αρχές του 17ου αι. και αργότερα ανακηρύχθηκε άγιος.
Κατά τη διάρκεια της Ρωσικής Επανάστασης του 1917, ο καθεδρικός ναός υπέστη ζημιές κατά τη διάρκεια των μαχών. Στη συνέχεια έκλεισε από το μπολσεβικικό καθεστώς. Κατά τη δεκαετία του 1950, μαζί με τις άλλες σωζόμενες εκκλησίες στο Κρεμλίνο της Μόσχας, διατηρήθηκε ως μουσείο. Ένα μεγάλο μέρος των θησαυρών της εκκλησίας είτε μεταφέρθηκε στο Μουσείο Οπλοστασίου του Κρεμλίνου, είτε πωλήθηκε στο εξωτερικό.
Μετά το 1992 το κτίριο επιστράφηκε στη Ρωσική Ορθόδοξη Εκκλησία και θρησκευτικές λειτουργίες ξεκίνησαν ξανά περιστασιακά.
Αρχιτεκτονική
Σε σύγκριση με τους άλλους δύο μεγάλους καθεδρικούς ναούς του Κρεμλίνου, ο Καθεδρικός Ναός του Αρχαγγέλου Μιχαήλ είναι ουσιαστικά διαφορετικός σε στυλ, παρά το γεγονός ότι διατηρεί μια παραδοσιακή διάταξη. Απηχεί τη διάταξη του Καθεδρικού Ναού της Κοιμήσεως της Θεοτόκου στη χρήση πέντε θόλων (που αναπαριστούν τον Ιησού Χριστό και τους Τέσσερις Ευαγγελιστές. Ωστόσο, η εξωτερική διακόσμηση, οι χαρακτηριστικές ημικυκλικές κόγχες με κοχυλόσχημες διακοσμήσεις και πύλες με τοξοειδή πλαίσια από λευκό ασβεστόλιθο, επικαλυμμένα με χρώμα και διακοσμημένα με φυτικά σχέδια, παραπέμπουν στην ιταλική αναγεννησιακή επιρροή.