Михайловский собор построен в 1856 г. на средства житомирского купца Михаила Хаботина († 1861).

В середине 19-го века в городе подавляющее большинство православных церквей были деревянными; каменная церковь стояла только на Святояковлевському кладбище. В то же время лишь каменных римо-католических храмах было четыре. Житомирский купец Михаил Хаботин взялся за собственные средства построить для православных прихожан православный храм. По замыслу Хаботина, новый собор не должен был подчиняться как местной духовной, так и светской власти.
Михайловский собор, вид с ул. Киевской.

Собственно строительство здания довершило финансовые неурядицы основателя. Ведь общие затраты на храм составили огромную сумму - около 37 000 рублей. Это почти вдвое превышало годовой бюджет Житомира, который в те годы колебался в пределах 20 - 21 тысяч рублей. Но, несмотря ни на что, благотворитель осуществил свой замысел, и в 1856 году Свято-Михайловский собор был освящен.

В 60-х годах XX века советская власть прекратила деятельность церкви, в помещении располагалось Общество «Знание», а впоследствии - театр кукол.

21 ноября 1991 помещение храма было возвращено религиозной общине, начались службы. Настоятелем был назначен протоиерей Богдан Бойко.

В соборе служат 8 священников, в воскресенье отправляется три божественных литургии.

В храме действует воскресная школа, где сейчас учатся около 500 детей. При церкви функционирует библиотека. Недалеко от храма, расположена знаменитая Житомирская мебельная фабрика. Знаменита она тем, что в сове время, огромное количество кухонь по индивидуальным проектам,  в домах жителей СССР, произвели именно на этой фабрике.