Hogy a jelenlegi épület építési munkálatai mikor kezdődtek meg pontosan, az a múlt homályába veszett, az azonban bizonyos, hogy 1349-ből fennmaradt iratok már tanúskodnak az építkezésről. A város folyamatosan növekvő lélekszáma indokolta a jelentős méretű templom építését, az anyagiak egy részét pedig adományokból és a búcsúk bevételéből finanszírozták.

Maga az építkezés jó néhány évtizeden át tartott, befejezése Zsigmond király uralkodásának második szakaszára, 1419-1437 közé tehető.

A torony – amelyből eredetileg kettőt is terveztek, de csak egy készült el – és a homlokzat építési munkálatai még évtizedekkel később is tartottak. Fennállása alatt többször is pusztított tűzvész az épületben, sőt az eredeti tornyot villámcsapás és földrengés is károsította az 1700-as években. A jelenleg is látható neogótikus torony az 1800-as évek közepétől tartozik az épülethez.

Az észak-magyarországi stílus és az erdélyi gótika jegyeit is magán viselő háromhajós templom számtalan történelmi esemény helyszíne volt:

falai ötven országgyűlésnek és több erdélyi fejedelem megválasztásának is tanúi voltak.

Fennállása óta használták az evangélikusok, a reformátusok és az unitáriusok is, 1716 óta azonban a római katolikus felekezeté.

A templom teljes körű felújítása 2018 augusztusában kezdődött meg, erre már igencsak szükség volt, ugyanis legutóbb 1956 és 1964 között esett át nagyobb rekonstrukción az épület. Az eredetileg három évre tervezett munkálatok – részben az elhúzódó járványhelyzet miatt – végül csak 2022 augusztusában fejeződtek be. A felújítás célja elsősorban az állagmegőrzés volt, így állandó szakértői felügyelet mellett dolgoztak a munkások, akiknek az idő múlása okozta károk mellett a korábbi felújítások hibáival is meg kellett küzdeniük. Az újravakolt falak és a modern világítás azonban előtárják az épület olyan részleteit is, amelyek eddig rejtve maradtak.

Az elmúlt évtizedekben nem volt régészeti kutatás a templomban, a mostani felújítás azonban ezen a téren is újdonságokat hozott. Az északi mellékszentély feltárása során megtalálták egyebek közt a 14. században kialakított északi kápolnát, annak régi járószintjét és az oltárasztalt is, a hozzá vezető lépcsőfokkal.

A templomnak jelenleg öt harangja van, a legnagyobb, a 2700 kg-os, 178 cm átmérőjű Szent Mihály nagyharang 1924-ben Aradon készült, miután az elődje váratlanul megrepedt. Az öt harangból négy Hőnig Frigyes mester munkája, a legkisebb, 280 kg-os kisharang azonban 1657-ből maradt ránk.

A Szent Mihályt ábrázoló dombormű 1444-ben került fel a homlokzatra.

A templom és egész Kolozsvár védőszentje azután kapott helyet a főkapu felett, hogy Szent Mihály napján a város visszakapta a korábban, az 1437-es parasztfelkelés után elveszített kiváltságait.