Herzog Wilhelm V. übernahm 1579 die Regierung in Bayern. Schon der Gründer des Jesuitenordens, der Hl. Ignatius von Loyola, hatte noch kurz vor seinem Tod (1556) der Errichtung eines Jesuitenkollegs in der Residenzstadt München zugestimmt. Für den Herzog, von Jesuiten erzogen, war die Renaissance mit dem Humanismus die Kunstform, um Bayern im katholischen Geist zu prägen.

Es dauerte aber bis 1583, dass der Grundstein für den Bau der Kirche St. Michael gelegt werden konnte. Die Architekten des Bauplans sind nicht sicher überliefert. Der das gesamte Bauwerk und seine Ausstattung prägende Künstler war ab 1590 Friedrich Sustris, in enger Zusammenarbeit mit Herzog Wilhelm. Das gesamte Ensemble von Kirche und Kolleg nahm ein Fünftel der damaligen Stadtfläche ein und sollte an Größe mit der Habsburger Königsresidenz Escorial bei Madrid vergleichbar sein.
Am 10. Mai 1590 stürzte der Kirchturm ein und zertrümmerte den Chor. Gegen alle Einwände setzte Wilhelm eine großzügige Neuplanung mit einem verlängerten Chorraum und einem Querschiff durch. Friedrich Sustris plante auch den Bau einer Kuppel über der Vierung von Lang- und Querschiff, unter der ein monumentales Grabmal für die Kirchenstifter Wilhelm V. und seine Gemahlin Renata von Lothringen entstehen sollte. Die Kuppel wurde nicht gebaut, das große Grabmal nicht ausgeführt. Die feierliche Einweihung des Bauwerks fand am 6. Juli 1597 statt. 1626 starb Wilhelm und wurde neben seiner im Jahr 1602 verstorbenen Gemahlin Renata in der Fürstengruft von St. Michael beigesetzt.

Bei der Renovierung zum 100-jährigen Jubiläum wurden nach Plänen des Jesuitenbruders Johannes Hörmann Seitenaltäre, Kanzel und Orgelprospekt neugestaltet. Mit der Aufhebung des Jesuitenordens 1773 fielen Kirche und Kolleg an das Haus Wittelsbach. Mit dem Ende des Königsreichs Bayern ging die Kirche nach dem Ersten Weltkrieg in den Besitz des Freistaates Bayern über. Im Jahre 1921 betraute Kardinal Michael von Faulhaber den Jesuitenorden wieder mit der Seelsorge. St. Michael war nie Pfarrkirche, sondern immer eine Kirche mit überpfarrlichen Aufgaben. Nach den schweren Zerstörungen durch Fliegerbomben im Zweiten Weltkrieg wurde die Kirche wiederaufgebaut und an Pfingsten 1953 neu eingeweiht. Zuletzt wurde der Innenraum zur 400-Jahr-Feier von 1980 bis 1983 renoviert. 2009 begann die Renovierung der Fassade, an die sich die sich seit 2018 die Renovierung der Außenwände anschloss.