La chiesa, dipendente dalla pieve di Sant'Ippolito in Piazzanese, era di patronato di due famiglie pistoiesi: i Tani e gli Zaretta; nel 1463 spettava però ai Rinaldeschi di Prato, che la cedettero ai popolani di San Michele.

 

Nel Seicento il curato Simone Diddi restaura la chiesa e a sue spese costruisce tre altari in pietra: uno maggiore e gli altri due dedicati alla S.S. Annunziata e a Sant'Antonio da Padova. Tra 1660 e il 1661 viene costruito l'Oratorio della compagnia dell'Annunziata in prossimità della chiesa.

 

Il 30 aprile 1727 per decreto del vescovo di Pistoia e Prato Colombino Bassi si erige il Piviere d'Agliana e S. Michele entra a far parte di esso insieme a S. Piero e S. Niccolò. Nel 1786 il curato Giovanni Cappellini fa demolire il portico della chiesa che minacciava rovina, ma nel 1790 l'intero edificio fu quasi totalmente demolito perché pericolante e non più suscettibile di restauri. La nuova chiesa fu consacrato il 29 Ottobre 1791 giorno di San Michele. Essa subì un nuovo ampliamento tra il 1903 e il 1906 a opera dell'architetto pistoiese Roberto Giannini, e nel 1940 fu decisa la realizzazione di una nuova facciata comprendente anche il campanile, su progetto dell'ingegnere Pilade Becherucci e del geometra Costante Mangoni. Interrotti i lavori a causa della Seconda Guerra Mondiale, essi furono ripresi nel 1949 e conclusi provvisoriamente nel 1956 e mai più completati.

 

Tra il 1956 e il 1975 la chiesa a subito vari restauri che l'ha privata di molti degli arredi interni, come gli altari laterali i confessionali, l'organo con la sua cantoria, e il pulpito. E nel 1975 a seguito dell 'adeguamento liturgico venne rimosso anche l'altare maggiore in marmi policromi che risaliva ai primi del 1900, e che a sua volta aveva sostituito quello in pietra donato dal curato Giovanni Cappellini nel 1790. Dal 20 Aprile del 1937 la parrocchia ha il titolo di Prioria.