В первой четверти XVII века была построена деревянная Михайло-Архангельская церковь, которая сгорела в пожар 1697 года.
В 1781 году на месте деревянной церкви по благословению епископа Тобольского и Сибирского Варлаама I была заложена каменная двухъярусная церковь. Первоначально предполагалось, что вновь возводимая церковь будет одноэтажной с приделом во имя св. Предтечи и Крестителя Господня Иоанна, однако в процессе строительства было решено возвести двухэтажное здание, с размещением на первом этаже теплой церкви во имя Архистратига Божия Михаила (освящена в 7 июня 1791 года игуменом Тюменского Троицкого монастыря Троадием), а на втором – холодной церкви во имя Предтечи и Крестителя Господня Иоанна (освящена 10 августа 1824 года архимандритом Тюменского Троицкого монастыря Амвросием).
После освящения храма на втором этаже, нижний придел уже нуждался в ремонте: необходима была замена иконостаса, престола и пола. Спустя два года все ремонтные работы были завершены. На исправление их было затрачено около 550 рублей, пожертвованных камышловским купцом Евграфом Щепетильниковым, проживавшим в то время в Тюмени. Освящение отремонтированного нижнего придела состоялось 24 сентября 1824 года.
В 1836 году были построены: деревянная сторожка, каменная церковная ограда с железными решётками на двое ворот (железные и деревянные) и небольшая каменная лавка в виде часовенки для продажи свечей, которая эстетично вписалась в интерьер у железных ворот с восточной стороны ограды. В 1840 году по инициативе церковного старосты Василия Трусова храм с внешней и внутренней сторон был отреставрирован: оштукатурены и побелены стены, отремонтирована и покрашена зелёной краской крыша, обновлены позолотой маковицы с крестами, на крыше установлены железные трубы для стока дождевой воды. Спустя два года были заменены полы верхнего и нижнего этажей. В ноябре 1856 года, по инициативе Трусова, на территории церкви вместо ветхого, построенного в 1819 году для богадельни дома, началось строительство нового деревянного, который предназначался для проживания священно-церковнослужителей.
В 1860-1861 годах в храме были проведены реставрационные работы и замена иконостаса в храме Усекновения главы Иоанна Предтечи.
В 1897 году рассматривался вопрос о строительстве придельного храма в честь святого праведного Симеона, Верхотурского чудотворца к северной стороне храма. Необходимость строительства объяснялась малой вместимостью церкви, что особенно было заметно в двунадесятые или храмовые праздники, когда многим молящимся не было возможности пройти не только в саму церковь, но даже поместиться на паперти и приходилось оставаться под открытым небом. С благословения епископа Тобольского Антония (Каржавина) 10 мая 1898 года состоялась закладка фундамента придельного храма. 3 октября 1899 года было совершено его освящение.
В годы советской власти
28 апреля 1922 года, в ходе кампании по изъятию церковных ценностей, из храма было конфисковано более 5 пудов серебряной утвари и драгоценных камней.
13 июня 1925 года, согласно постановлению Президиума Тюменского окружного исполнительного комитета, состоялась передача церкви представителю обновленческого Тюменского епархиального совета протоиерею В. А. Марсову.
10 декабря 1929 года храм был закрыт.
С 1934 по 1945 годы здание церкви трижды капитально перестраивалось. В 1934 году сняли купол, колокола и реконструировали помещение под клуб, контору, склады и гараж; в 1941 году оборудовали гарнизонную прачечную, что вызвало новые капитальные перестройки; в 1945 году в здании были устроены столовая и общежитие. В 1948 году, здание церкви использовалось строительно-монтажным управлением (ОСМУ-3) завода строймашин, что привело к полной бесхозяйственности, и 3 августа договор на эксплуатацию с указанным предприятием был расторгнут. Кто в последующие годы являлся хозяином церковного здания, неизвестно.
С 1976 года церковь взята под охрану государства как памятник истории и культуры регионального значения.
21 августа 1989 года Тюменский городской Совет принял решение о передаче здания-памятника в аренду Омско-Тюменской епархии с целью создания в нём миротворческого иэкуменического центра. Однако, церковь не была передана ни в этом, ни в следующем году: медлил с передачей её арендатор - Тюменский областной краеведческий музей.
Восстановление храма
18 июля 1991 года храм был передан Тобольско-Тюменской епархии и стал приписным к Знаменскому кафедральному собору.
В 1997 году ответственность за восстановление храма была возложена на иерея Николая Егорова. Начались работы по восстановлению четверика, колокольни, куполов и сводов храма. С 1998 года производилась внутренняя отделка верхнего храма и строительство лестницы, ведущей на 2-ой этаж. Были очищены настенные росписи 2-ой половины XIX-го - начала XX-го веков.
21 ноября 1999 года в храме Архангела Михаила состоялось первое за много лет богослужение.
Силами прихода произведена полная реставрация храма, внутренние и наружные штукатурные работы, установка позолоченных крестов, строительство притвора, изготовление иконостасов. Создана система отопления, освещения, установлены деревянные и мраморные полы, новые оконные и дверные блоки. В 2005 году освящены и установлены вновь отлитые колокола на восстановленную колокольню.
