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.

 

L'edificio a partire dal 1503 divenne la cattedrale pro tempore dell'allora diocesi di Alghero, in attesa del completamento della cattedrale di Santa Maria.

 

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 facciata dell'edificio, piuttosto semplice, presenta uno zoccolo di conci squadrati di arenaria. Sopra il portale ligneo risaltano, racchiuse in una cornice di trachite, due simulacri marmorei che rappresentano l'Annunciazione e, poco più in alto, un altorilievo che simboleggia lo Spirito Santo.

 

L'interno della chiesa è a navata unica coperta con volta a botte e suddivisa da archi trasversali che poggiano su colonne corinzie. Ai lati sono presenti sei profonde cappelle (tre per lato). L'arcangelo Michele, santo titolare, è raffigurato sulla pala dell'altare maggiore e in una grande statua lignea che lo ritrae mentre sconfigge Satana, posto incatenato sotto i suoi piedi. Un'altra raffigurazione, che si trovava nell'edicola centrale dell'altare maggiore, è oggi ospitata nel Museo diocesano di arte sacra.

 

Nella cappella dedicata alla Madonna della Freccia è presente un grande dipinto risalente al 1652 e sotto di esso una nicchia col simulacro della Vergine di Valverde: il santuario di Nostra Signora di Valverde, a pochi chilometri dalla città, era in origine dedicato proprio alla Madonna della Freccia.

 

Nel braccio sinistro del transetto si trova la cappella dedicata a sant'Ignazio di Loyola, raffigurato mentre viene rapito in estasi nel dipinto, con dettagli molto curati e giochi di luce. L'altare monumentale della cappella venne realizzato nel 1678

 

Nel braccio destro del transetto è presente la cappella dedicata a san Francesco Saverio. Il dipinto rappresenta il santo in cammino, mentre con le mani apre la veste sul petto: il alto la scritta "Satis, Domine, Satis" ("Basta, Signore, basta"). Su una parete è una tela con Visione di santa Teresa d'Avila, con in alto due gruppi di santi gesuiti, e, a mo' di aureola attorno alla testa della santa, la scritta "Li vidi con bandiere bianche in mano". Sulla parete sinistra della stessa cappella una lapide marmorea policroma ricorda Girolamo Ferret, benefattore della chiesa e del collegio, con l'iscrizione: Y tu hermano mira por ti,/ i vive como hombre que has de morir. Que yo fui como tu eres, y tu seras como yo soy (1612).

 

Una delle cappelle a sinistra è dedicata alla Madonna Immacolata: coperta da volta a botte, presenta riquadri con scene della vita della Madonna e decorazioni a stucco.

 

Sull'altare maggiore è presente un crocifisso settecentesco di autore spagnolo. Sopra la porta di ingresso è presente una cantoria in legno policromo: al centro il monogramma IHS.

 

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.