Pierwszy kościół w Ostrowcu, pod wezwaniem św. Uriela Archanioła, ufundował książę Janusz Ostrogski w 1614 r. Konsekrował go 8 sierpnia 1614 r. biskup Walerian Łubieński. Kościół ten posiadał trzy ołtarze: z Archaniołem Urielem, św. Wawrzyńcem i z św. Marią Magdaleną. W 1637 r. obok kościoła wybudowano szpital dla ubogich. W 1644 r. wzniesiono budowlę murowaną. Kościół św. Uriela uległ zniszczeniu prawdopodobnie podczas najazdu Szwedów.



W 1672 r. kościół odbudowano w stylu barokowym i nadano mu nowe wezwanie św. Michała Archanioła. Ołtarz główny kościoła przedstawiał w tym czasie Niepokalane Poczęcie Najświętszej Marii Panny. W latach 1784-1803 świątynię odrestaurowano staraniem Konstancji z Denhoffów Sanguszkowej. Przed 1890 r. do kościoła dobudowano dwie frontowe wieże boczne ufundowane przez Władysława Laskiego.



W październiku 1907 r. bojownicy PPS dokonali w pobliżu kościoła zamachu na dwóch strażników fabrycznych. Wojsko rosyjskie otoczyło wówczas świątynię i dokonało rewizji uczestników mszy świętej.



Dnia 7 września 1918 r. w kościele św. Michała odprawiał Mszę świętą wizytator apostolski Achilles Ratti, od 1922 r. papież Pius XI.



W latach 1924-1928 kościół rozbudowano i przebudowano w stylu neobarokowym wg projektu Stefana Szyllera. Nawa główna kościoła została podniesiona i przedłużona. Powstały nawy boczne, kaplica pogrzebowa, zakrystia oraz kościelna wieża. W 1944 r. powstał nowy kamienny ołtarz główny wykonany przez Józefa Jamroza.