В середине XIX века в Житомире из пяти каменных церквей была лишь одна православная, да и та находилась далеко от центра города. Известный в городе купец Михаил Хаботин решил на собственные средства приобрести участок земли на углу улиц Киевской и Пилипоновской и построить на нем православный храм. По преданию на этом месте раньше находилось болото. Через него проходила женщина и утеряла целый рубль, за который по тем временам можно было купить две коровы. А ночью ей приснился сон, в котором Матерь Божья указала ей место, где искать утерянные деньги. Это необычная история побудила М. Хаботина построить на этом месте кафедральный собор. Городские власти в течение 16 лет не разрешали возведение церкви. Купец сам же был архитектором и прорабом, лично контролировал ежедневно ход строительства. На постройку храма М. Хаботин отдал почти все свои сбережения. Он был бездетным и как верующий православный человек пожелал вложить свои средства в богоугодное деяние.
В 1856 году 21 ноября церковь была освящена и открыта для проведения богослужений и названа в честь святого Архистратига Михаила - Михайловской. Построенный храм имел черты древневизантийского стиля и отличался четкой симметричностью и пропорциональностью частей: одного большого купола и четырех малых куполов, колокольни и внутренних залов, украшенных прекрасными фресками. До наших дней чудом сохранились лишь две из них: «Успение пресвятой Богородицы» и «Молитва Иисуса Христа в саду Гефсиманском», остальные были уничтожены в годы советской власти. М. Хаботина после его смерти похоронили под алтарной частью церкви, но в 1960 г. останки оттуда извлекли.
С 1917 года и до 1927 года церковь действовала как храм украинской автокефальной православной общины, а затем, под предлогом ремонта и обустройства, была закрыта и длительное время использовалась под склад. В 1942 году немцы отдали храм верующим, и церковь действовала до 1960 года пока ее по «просьбе трудящихся» снова не закрыли. Были разрушены колокольня и малые купола, продолжительное время в здании работало областное общество «Знание», в Центральном зале расположился областной кукольный театр, а в подвалах снова устроили склад.
Третье рождение храма состоялось в октябре 1991 года, когда областные власти здание передали общине Украинской автокефальной православной церкви. После образования Украинской православной церкви Киевского патриархата община вошла в ее состав. Храм получил статус кафедрального после образования Житомирско-Овруцкой епархии УПЦ КП. Главными предметами гордости храма являются Чудотворная икона Матери Божьей и мощевник с большим количеством мощей святых.
По материалам сайта Достопримечательности Украины