Erdély második legnagyobb alapterületű temploma a brassói Fekete templom után, amely Kolozsvár főterén, a hajdani Nagypiacon helyezkedik el. 76 méteres tornya (a kereszttel együtt 80 méter) a legmagasabb erdélyi templomtorony.Kelemen Lajos szerint „Kolozsvár legrégibb építészeti műemlékei közül nagyságra, korra, történelmi és művészettörténeti jelentőségre övé az elsőség.Művészetében az északmagyarországi stílus hatása ismerhető fel, de sok részletében az erdélyi helyi jegyek mutatkoznak.
Entz Géza feltételezése szerint a templom helyén már a 13. században is állt egy szintén Szent Mihályról elnevezett templom; ezt a feltevést az 1959-es restaurálás során az északi falban talált oszlopmaradványok támasztják alá.Az építkezés megkezdésének pontos dátuma nem ismert, de az általánosan elfogadott feltételezés szerint Károly Róbert 1316. augusztus 19-ei oklevelével füg össze, amelyben megerősítette a városnak V. István által adott kiváltságait, többek között a szabad plébános- és bíróválasztás jogát. A város megnövekedett lakossága számára pár éven belül új, tágas templom építését kezdték el.
A templom több mint száz évig épült, az anyagiakat részben az adakozó polgárság, részben a búcsúk bevétele biztosította. A legrégebbi fennmaradt ezzel kapcsolatos irat 1349-ből származik, amelyben Avignon érseke és tizenöt püspök engedélyezte a búcsút azok számára, akik a Szent-Mihály templom és a Szent Jakab-kápolna világítására és felszerelésére adakoztak.
Az okirat szövegezéséből kiderül, hogy addig az időpontig a szentély, a hozzá csatlakozó két mellékszentély és a kettős padlásfeljáró már elkészült. A búcsúengedélyt több ízben megújították (1350, 1370, 1397). A 14. század végén a növekvő török veszély miatt a templomot, a cintermet és a temetőt védőfallal kerítették be. Az építkezés befejezése Zsigmond király uralkodása idejére, azaz 1419–1437 közöttre tehető, erre utal az uralkodónak a nyugati főkapu felett elhelyezett magyar királyi, német császári és cseh királyi címere.
1437-ben, büntetésképpen azért, hogy megnyitották a kapukat a parasztfelkelőknek; a város kiváltságait eltörölték, és csak 1444-ben Szent Mihály napján adták vissza; erre utal a címer feletti Szent Mihály-szobor. A homlokzat befejezése és a torony építése még az 1450-es években is tartott.[A templomot 1489-ben tűzvész károsította, majd Mátyás király uralkodása alatt restaurálták.Mivel felmerült a gyanú, hogy gyújtogatás történt, Mátyás király biztosokat nevezett ki a nyomozásra. A szentély boltozatát 1498-ban újították meg. A helyreállítás hátráltatta a torony befejezését, ezért a városi tanács új adó kivetését rendelte el. A torony építésének időpontját az 1511–1545 közötti időszakra teszik; a tervezett két torony közül csak az északi oldali épült fel. A torony az 1697-es tűzvészben elpusztult és csak 1742-1744 között építették újjá barokk stílusban. Ezt a tornyot 1763-ban villámcsapás és földrengés károsította, ezért le kellett bontani.
A jelenleg is látható neogótikus torony alapkövét 1837-ben tették le és 1859-ben készült el. A torony alatt eredetileg átjáró volt; ezt a 20. század elején szüntették meAz 1738–1744-es nagy pestisjárvány vége után a főbejárat elé fogadalmi kapuzatot emeltettek. A három bejáratú, diadalkaput, amelyet Szent Mihály és a pestis ellen oltalmazó szentek (Keresztelő Szent János, Evangélista Szent János, Szent Sebestyén, Szent Rókus, Nepomuki Szent János és Borromeo Szent Károly) szobrai díszítettek, az 1899-es rendezési munkálatok során helyezték át a Szentpéteri templom elé.1916-ban a toronyban 5 harang volt, ebből négyet 1917-ben a hadsereg katonai célokra lefoglalt, de a nagyharngot Hirschler József plébánosnak sikerült visszaszereznie.
A másik hármat 132 darabra törve ledobták a toronyból. Az új harangokat Honig Frigyes aradi mester készítette, ezeket 1924-ben szentelték fel.Az orgonát 1763-ban Johannes Hahn szebeni mester építette, de többször átépítették. 1990 után az orgonát kibővítették a jövedicsi és a szénaverősi evangélikus templomok orgonáinak felhasználásával, illetve a templomhajóban elhelyezték a vérdi evangélikus templom orgonáját.A templomot 1545-től a protestánsok, 1566-tól 1716-ig két év megszakítással az unitáriusok használták. 1604–1605 között Giorgio Basta császári hadvezér a jezsuiták birtokába adta a lerombolt Farkas utcai templom helyett. 1716. március 30-án Stephan von Steinville császári főparancsnok utasítására katonai erővel elvették az unitáriusoktól és újra a katolikus egyházé lett. A protestánsok alatt a liturgiai berendezések elpusztultak, ezeket a 18. században pótolták. A barokk oltárt 1725-ben emelték, 1728-ban orgonát állítottak fel.A 16. században a védőfal köré vásáros bódékat és boltokat emeltek, amelyet az egyház jó pénzért adott bérbe.
Ezeknek az elbontása már a 18. században felmerült, de csak a 19. században, a Kőváry László vezette bizottság ténykedése nyomán sikerült véghezvinni. 1865-ben elbontották a vámházat, 1886-ban pedig a többi épületet. 1890-re a templom szabadon állt, de az egyház már azt tervezte, hogy négy neogótikus bérházzal veszi körül. A közvélemény felzúdulása miatt sikerült a területet beépítetlenül megőrizni; az egyházat más ingatlanokkal kárpótolták. 1898-ra a templom körül kiaszfaltozott korzót létesítettek, a templom kertjét Pákey Lajos tervezte öntöttvas kerítéssel vették körül. 1956–1957-ben a templom átfogó restaurálására került sor. 2009-ben a templom kertjében Márton Áron püspök szobrát állították fel, Bocskay Vince alkotását.
A Szent Mihály-templom története során számos nevezetes történelmi esemény színhelye volt. Falai között közel ötven országgyűlést tartottak. 1551. július 26-án Izabella királyné itt adta át I. Ferdinánd küldöttének, Castaldo tábornoknak a koronát és koronázási jelvényeket és egyben felmentette a rendeket a hűségesküjük alól – legalábbis Bethlen Farkas későbbi regényes leírása szerint.Az erdélyi fejedelmek közül itt iktatták be Báthory Zsigmondot harmadjára (1601. március 27.) és itt választották fejedelemmé Rákóczi Zsigmondot (1607. február 12.), Báthory Gábort (1608. március 7.) és Bethlen Gábort (1613. október 13.) Amikor Bocskai István holttestét Kassáról Gyulafehérvárra szállították, 1607. február 18-án a gyászmenetet megszakítva a templom előtt állították fel a ravatalt.1944. május 18-án Márton Áron itt mondta el nevezetes beszédét, amelyben elítélte a zsidóüldözést: „Aki felebarátja ellen vét, veszélyezteti a kereszténység kétezer éves munkájának nagy eredményét, az emberek testvériségének gondolatát.”Az épület nem a tér közepén található, mivel megépítésekor az északi házsor még nem volt kiépülve, így abban az irányban több hely volt.
A háromhajós csarnoktemplom tengelye nem párhuzamos a tér oldalaival, mert a középkori szokás szerint a szentély tengelyvonalát a védőszent neve napján a napfelkelte vonalához tájolták. Alaprajza háromapszisos, a bécsi Szent István-székesegyházéhoz hasonlatos. Hajója 50 m hosszú és 24 m széles; a szentély 20 méter hosszú és 10 méter széles.Nyugati főkapuját Zsigmond király magyar királyi, német császári és cseh királyi címere díszíti, felette Szent Mihály szobrával. Több elmélet született arra nézve, hogy a főkapu miért nem a homlokzat közepén nyílik, de egyiket sem sikerült bizonyítani. Az egyik feltételezés szerint a kaput eredetileg háromnyílásúnak tervezték, egy másik elgondolás ellenben az, hogy a kapu eredetileg a mai orgonakarzat belső vonalában állt és csak a bővítések során hozták a jelenlegi helyére. A kaputól jobbra gót betűs latin felirat a védőszent szobrának elhelyezéséről ad információt: Anno.d[omini].MCCC / XLIII.posita.e[st].h[aec].ymago /huilc.alm[a]e.ec[c]le[s]i[a]e.s[an]cti.mich[-] / aelis.archangeli. A felirat felett egykor Mózes féldomborműve állt, amlyből csak a lábak maradtak meg, illetve a töredékes felirat.
Az északi két kapu, illetve az ünnepi alkalmakkor használt déli kapu kevésbé díszesek.
