Na przestrzeni wieków kościół św. Michała (lb. Méchelskierch) był kilkakrotnie niszczony, ale zawsze odbudowywany, zmieniany i rozbudowywany. Ze względu na swoją burzliwą historię łączy w sobie elementy architektury romańskiej, gotyckiej i barokowej.

Pierwszy kościół, ku czci Najświętszego Zbawiciela, został zbudowany na miejscu kaplicy zamkowej hrabiów Luksemburga z 987r. Po przebudowie w XIIIw. jego patronem został św. Michał. Zdobycie miasta przez wojska burgundzkie w 1443r. spowodowało poważne zniszczenia. Pożar na początku XVIw. doprowadził do całkowitej przebudowy sanktuarium w 1519r. Z tego okresu pochodzi trzon obecnego kościoła w stylu późnogotyckim.

W XVIIw. powiększono przestrzeń w kierunku zachodnim i rozebrano położoną zbyt blisko wałów absydę. Dzwonnica otrzymała charakterystyczną cebulastą kopułę. Portal z herbem Ludwika XIV upamiętnia pobyt Króla Słońce w Luksemburgu w 1687r. Obecny wygląd świątyni pochodzi z 1688r.

Parafię powierzono dominikanom, którzy pozostali tam aż do rewolucji francuskiej. Po tymczasowej sekularyzacji pod rządami rewolucyjnego reżimu francuskiego budynek został ponownie przeznaczony na cele kultu i wyposażony w meble z kilku innych miejsc kultu. W 1834r. powstała nawa boczna poprzez włączenie dawnego refektarza przylegającego klasztoru dominikanów.

W latach 60. i 80. XXw. oraz na początku XXIw. budynek został odrestaurowany, zachowując pierwotną formę.