В 1818 году построен каменный собор во имя Архистратига Божия Михаила тщанием и на средства прихожан. В 1865 году собор перестроен. Главный престол во имя Архистратига Бесплотных сил, в трапезной придельные престолы в честь Покрова Пресвятой Богородицы и во имя святителя Николая Чудотворца. В состав прихода входила часть города Аткарска, Аткарская пригородная слобода и деревни Елизаветино, Средний Колышлей, Нижний Колышлей и Андреевка.

С 1850 по 1853 годы настоятелем Аткарского собора был протоиерей Иоанн Покровский, основатель Дубовского женского монастыря. Летом 1922 года во епископа Аткарского, викария Саратовской епархии, тайно был хиротонисан насельник саратовского Спасо-Преображенского монастыря епископ Николай (Парфёнов; †1939). 18 марта 1923 года его хиротония была утверждена святым Патриархом Тихоном (†1925). Однако по болезни (у него был поврежден позвоночник) епископ Николай так и не побывал в своем кафедральном городе, проживая в Свято-Алексиевском скиту Спасо-Преображенского монастыря. В 1927 году епископ Николай был арестован и после двенадцати лет ссылок и тюрем скончался в больнице Владимирского централа.

В 1933 году Михаило-Архангельский собор закрыт и полностью разрушен.

В 1991 году образован Михаило-Архангельский приход. 25 марта 1992 года приходу предоставлен в безвозмездное пользование зал в помещении бывшего народного суда,. В 2006 году передано все здание целиком. После передачи здания в течении нескольких лет велась работа по капитальному ремонту и реконструкции здания храма. В 2009 году работа была завершена. 22 ноября 2009 года Епископ Саратовский и Вольский Лонгин совершил Чин Великого освящения храма.