Храм на этом месте был и до XIV века, когда король Людовик XI решил возвести более вместительный. Назначенный им архитектор Жан Ле-ба первым делом возвел новый хор, и к 1466 году недостроенная базилика открылась для прихожан.
Работы оплачивались за счет даров прихожан и продвигались довольно медленно — они были закончены лишь в XVI веке. В середине XVIII века во время землетрясения замечательная отдельно стоящая колокольня базилики Святого Михаила лишилась своего шпиля. Он был восстановлен Полем Абади только сто лет спустя.
В XVIII веке в ходе работ по благоустройству площади перед церковью было найдено несколько десятков трупов, захороненных на местном кладбище еще в Средние века. Благодаря твердой глинистой почве тела естественным образом мумифицировались и оставались в отличном состоянии, так что их выставили на всеобщее обозрение в качестве музейных экспонатов в крипте. Горожане и туристы глазели на них в течение почти двух веков, пока в 1979 году трупы не перезахоронили на Картезианском кладбище.
Витражи базилики архангела Михаила, утраченные во время бомбардировок Второй мировой войны, были заменены новыми, выполненными известным художником Максом Инграном, работы которого можно увидеть также в церквях Тулузы, Руана, Страсбурга.
Экстерьер базилики выполнен в стиле пламенеющей готики с ажурными орнаментами и обилием резьбы. В интерьере сохранились предметы убранства XVII века, а также амвон XVIII века из красного дерева, над которым возвышается статуя архангела Михаила. С 1998 года базилика является объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО, как одно из культовых сооружений на паломническом пути святого Иакова.
