Do początku XVII wieku Ostrowiec należał do parafii Szewna. W r. 1614 książę Janusz Ostrogski "dla miasta położonego na wyspie rzeki Kamiennej" ufundował kościół budując go "na wyniosłym wzgórzu ku czci Przenajświętszej Trójcy, Matki Bożej i Św. Uriela Anioła". Wtedy również została erygowana parafia. Uroczystego poświęcenia kościoła dokonał biskup Walerian Lubieniecki z Wołoszczyzny z upoważnienia biskupa Piotra Tylickiego. Wtedy także zostały pokonsekrowane trzy ołtarze: wielki ku czci św. Michała Archanioła i dwa boczne ku czci św. Wawrzyńca i św. Marii Magdaleny. W czasie wojen szwedzkich kościół uległ zniszczeniu. W roku 1784 Rogalińscy, właściciele Ostrowca, zaczęli go odbudowywać. Odbudowy dokończył w roku 1803 książę Józef Czartoryski, kolejny właściciel Ostrowca. W r. 1923 ks. proboszcz Wacław Wodecki przy współpracy parafian rozpoczął przebudowę kościoła przez podniesienie i przedłużenie nawy środkowej, dobudowania naw bocznych, kaplicy pogrzebowej, sali brackiej i zakrystii oraz korytarzyka za wielkim ołtarzem. Wzniesiono okazałą wieżę. Dachy nakryto dachówką. Prace budowlane dokończył w 1938 r. ks. Tadeusz Szubstarski, który w parafii św. Michała był proboszczem od 1934 r. Plan przebudowy opracował arch. Stefan Szyller jeszcze za czasów proboszcza Jana Naulewicza (1902-1910). Ks. Tadeusz Szubstarski pisze, że plany te zostały przerobione, ale nie zaznacza kto tego dokonał. Obecnie w kościele są cztery ołtarze: główny p.w. św. Michała Archanioła i trzy boczne: Najświętszego Serca Jezusowego, Matki Bożej i św. Anny. Uroczystego poświęcenia kościoła dokonał w 1959 r. bp Piotr Gołębiowski. Proboszczem wtedy był ks. Antoni Szewczyk. On do kościoła sprawił organy i wybudował schody od ul. Okólnej. "Katalog Zabytków Sztuki w Polsce" określa: "Kościół jest bezstylowy. Ołtarz główny kamienny klasycystyczny z rzeźbami aniołów, uzupełniony nasadą projektu arch. Józefa Jamroza z 1944 roku. Chrzcielnica marmurowa późnobarokowa z XVIII w." W latach 1964-1986 proboszczem parafii był ks. Kazimierz Pelc. Podczas jego duszpasterzowania w 1969 r. kościół został pomalowany przez artystę malarza Zygmunta Klaryskę. Na Dolnych dachach kościoła zdjęto dachówkę zastępując ją ocynkowaną blachą. W r. 1990 zdjęto dachówkę także z górnego dachu, który pokryto blachą miedzianą. Dnia 7 września 1918 r. w kościele św. Michała odprawiał Mszę świętą Wizytator Apostolski Achilles Ratti, od 1922 r. papież Pius XI. W latach 1980-1988 z parafii św. Michała wydzielono i utworzono następujące parafie: św. Józefa, Podwyższenia Krzyża Świętego, Miłosierdzia Bożego, św. Kazimierza, błog. Jadwigi Królowej. 12 czerwca 2000 roku bp Wacław Świerzawski podniósł kościół św. Michała do godności kolegiaty i ustanowił przy niej kapitułę. Parafia posiada akta parafialne od 1797, nie są jednak kompletne.