Возведение храма началась 10 мая 1884-го года силами населения во внерабочее время в выходные и праздничные дни. Все строительные материалы, будь то лес, железо, цемент, стекло приобретались на денежные средства, собранные жителями тогда еще поселка Пятигорска. Основным инициатором возведения храма и сбора денежных средств на него выступал протоиерей Иоанн Беляков, который потом и стал настоятелем храма и прослужил в нем всю жизнь.
Строительство церкви закончилось в 1898 году. В этом же году, чуть позже, Преосвященный Владимир, епископ Владикавказский, освятил храм в честь святого Архангела Михаила.
Само здание храма построено в форме креста с короткими южными и северными рукавами в псевдовизантийском стиле. Его центр венчает восьмигранный барабан, покрытый восьмиреберным куполом и украшенный шаровидной главой с крестом.
Колокольня укрыта точно таким же куполом, но немного меньше по размеру. Стены сделаны из гладкотесанных белокаменных блоков. Узкие арочные окна находятся на высоте второго этажа на каждой стороне, сама апсида храма обладает ступенчатой двухскатной кровлей. Внутри храма, во всех стенах, кроме восточной, устроены балконы, увеличивающие его вместимость.
Михаило-Архангельский собор в Пятигорске является уникальным зданием, просто образцом возведения каменных храмов конца 19-ого века. Это один из немногочисленных храмов того времени на юге России, сохранившийся в своей основе на сегодняшний день.