La première église Saint-Michel qui se trouvait dans le faubourg de Carcassonne au pied de la Cité fut détruite au début du 13e siècle. Elle fut reconstruite en même temps que la Ville Basse de Carcassonne. En août 1283, le roi Philippe le Hardi autorisa le recteur à acquérir neuf maisons pour l'agrandissement de l'église. L'église fut reconstruite dans le 3e quart du 13e siècle. Après l'excursion du Prince Noir, le bourg fut protégé par une nouvelle enceinte qui s'appuyait contre le mur méridional de la nef. Entre 1417 et 1419, on construisit un large couvert au-dessus de la grande porte occidentale. En 1657, des voûtes d'ogives furent construites sur la nef. En 1803, l'église paroissiale devint cathédrale et des aménagements intérieurs transformèrent l'église à cette nouvelle fonction. Un incendie ravagea le choeur en 1849. En 1857, Viollet-le-Duc entreprit une vaste campagne de restauration qui toucha l'ensemble de l'édifice et fit de cet édifice un exemple particulièrement intéressant des restaurations de Viollet-le-Duc. Les ouvertures de la nef furent refaites et établies sous la forme de roses. Les culots, les verrières, les clefs de voûte de l'abside et les bases furent restaurées d'après le style de l'ancienne cathédrale de la Cité. La partie supérieure du clocher et de la tourelle d'escaliers furent reconstruites et établies sur un modèle simplifié. La façade occidentale fut remaniée et un nouveau portail fut édifié.