До будівництва на місці собору була дерев'яна церква, втім онук Ярослава Мудрого хотів звести монументальну пам'ятку архітектури. Історики припускають, що така ідея спала на думку Святополку Ізяславичу після перемоги над половцями.
Золотоверхим храм назвали через те, що на той час це був єдиний собор у Києві з золотими банями, але під час монгольської навали 1240 року золото вкрали, а храм частково зруйнували.
Відновили святиню у 1496 році. За козацької доби храм переживав розквіт. Богдан Хмельницький, Іван Скоропадський, Іван Мазепа - усі матеріально допомагали святині.
Не витримав собор радянської епохи. 1922 року храм ліквідували. З 1934 року по 1936 його знесли, розібрали, а фрески та мозаїки вивезли. На місці храму радянські чиновники вирішили збудувати урядовий квартал. Собор відновили і відкрили 1998 року.
Комплекс святині — це дзвіниця, безпосередньо Михайлівський Золотоверхий собор та трапезна церква Івана Богослова. Храм відіграв свою роль і під час Євромайдану — саме він прийняв минулого року 30 листопада людей, які втекли від побиття "Беркутом".
А вже 11 грудня вночі дзвіниця Собору запобігла зачистці Майдану. Дзвони зібрали тисячі людей, які зійшлись на захист своєї території.