È dedicata al santo patrono della città, ed è situata nel centro storico, in via Carlo Alberto, di fronte a piazza Ginnasio.

Le prime notizie, anche se indirette, di un edificio di culto dedicato a San Michele risalgono al 19 febbraio 1364, in una pergamena redatta dal notaio Pere Fuyà riportante un sopralluogo delle foprtificazioni cittadine, in cui è riportata anche una torre di S. Michele. La prima attestazione certa. invece, risale al 1585.

Venne ricostruita nelle forme attuali a partire dal 1662. Tra il 1661 e il 1675, per volere del vescovo Andrea Bacallar e grazie ad un lascito del capitano Hieronymo Ferret (così nella lapide funebre presente nella chiesa), venne ceduta alla Compagnia di Gesù, che ne completò la ricostruzione e costruì un collegio annesso, su progetto dell'architetto Domenico Spotorno, originario di Savona (autore della cattedrale di Ales e della ricostruzione di quella di Cagliari).

La cupola della chiesa è divenuta uno dei simboli di Alghero. Ha una pianta ottagonale impostata su un alto tamburo retto da pennacchi, ed è dotata di lanterna.

Intorno al 1950 la cupola venne rivestita esternamente da mattonelle policrome realizzate su disegno di Antonio Simon Mossa e Filippo Figari.

La chiesa e la cupola sono state restaurate nel 2007.

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