La chiesa, fra le più antiche di Nicosia, secondo alcuni preesisteva all'arrivo dei Normanni, ma molto probabilmente fu eretta come priorato benedettino dal Conte Ruggero, come menziona un diploma del 1134. Oggi la chiesa non si presenta nella magnificenza di una chiesa normanna, ma nei moduli quattrocenteschi, triabsidata, con un'elegante cornice che alleggerisce la muratura. La facciata, risalente al Settecento, era in bugnato di pietra rustica, ma ora appare rivestita di intonaco, mentre nella parte posteriore la facciata è in bugnato di pietra e la splendida triabside si erge sulla nuda roccia.

La chiesa è affiancata da una torre campanaria, sorta in epoca normanna, ma ricostruita nella sua forma attuale nel '400. Da circa un ventennio, i suoi tre piani, alleggeriti da finestre ad arco acuto, sono stati ingabbiati ed occultati da tubi d'acciaio e legno per consolidare provvisoriamente la struttura.

Internamente, la chiesa, di struttura gotica a tre navate e dieci colonne in pietra bianca, conserva un soffitto a capriate e tre statue di grande valore: il San Michele in marmo, attribuito ad Antonello Gagini, e due statue lignee di Stefano Li Volsi, San Luca Casale e San Michele. Quest'ultima statua è quella che viene portata in processione il Lunedì dopo Pasqua, il Lunedì dell'Angelo. Sul catino absidale un tempo si trovava il Cristo Pantocratore, dipinto in epoca tardo-normanna, ridipinto nel '700 e pesantemente restaurato nel '900, definitivamente scrostato e cancellato in seguito al terremoto del 1967.

Tornando alla chiesa, nel XIV secolo fu elevata a Parrocchia; l'arcivescovo di Messina, mons. Manfiolo, nel 1388 le assegnò due parroci e, a causa della mancanza di monaci, la chiesa fu affidata al clero secolare, come si evince dall'explicit del Messale gotico (datato 1346).

Nel 1511 il cardinale Isvalios, assegnando 14 parroci alla Matrice di S. Maria Maggiore, ne incluse due di San Michele, che rimase "in comunione unita e collegata con S. Maria": il suo parroco fece parte del Capitolo della Collegiata fino alla sua soppressione.

Esternamente, la chiesa presenta due delle sue tre absidi rotonde originali e, rivolto a sud, il prospetto principale con l'antica scalinata, i portali d'ingresso e la torre campanaria quattrocentesca a tre piani, con finestre ad arco acuto. La facciata risale al Settecento, quando fu demolito il portico che si affacciava sull'ingresso, venne aggiunta un'arcata alla chiesa e la sacrestia fu unita al campanile.

L'interno, nonostante le modifiche del 1574, conserva la sua struttura originaria a tre navate: dieci colonne in pietra bianca, poste su alti basamenti, sostengono gli archi ogivali a doppio raggio, sui quali si appoggia il tetto a capriate; gli archi sul lato destro sono a spigoli smussati, quelli sul lato sinistro hanno i bordi decorati con funi attorcigliate e sull'arco principale che chiude la navata centrale è posto il rosone.

La cupola, al centro del transetto, rende imponente l'abside rotonda, sul cui catino era dipinto un Cristo Pantocratore, restaurato una prima volta nel 1900 e poi rimodernato nel 1970 durante un secondo intervento.