La chiesa di San Michele era un edificio religioso situato nel centro storico di Grosseto.
La chiesa fu costruita nella prima metà del XII secolo nell'area tra l'attuale Corso Carducci e il tratto della strada del Giuoco del Cacio presso il Teatro degli Industri; la sua esistenza è documentata in una carta del 1148.
All'esterno della chiesa vi era l'omonimo cimitero che raggiungeva l'attuale via Mazzini di fronte al teatro, poco avanti e sullo stesso lato del Grand Hotel Bastiani. Nei pressi dell'edificio religioso si apriva la Porta di San Michele lungo il tracciato medievale delle mura medicee, successivamente demolita anch'essa.
La posizione della chiesa era pertanto all'estremità occidentale del centro medievale e si trovava sullo stesso asse trasversale, alla cui estremità orientale sorgeva la chiesa di Santa Lucia. Inoltre, la distanza tra queste due chiese lungo la direttrice ovest-est era identica a quella che intercorreva tra la chiesa di San Pietro e la perduta chiesa di San Giorgio lungo l'asse nord-sud.
La presenza della chiesa di San Michele era ancora documentata in una pianta cittadina del 1749. L'ultimo libro relativo all'amministrazione parrocchiale riporta la data del 1781; è ipotizzabile, pertanto, la scomparsa della chiesa nel periodo successivo alla fine del Settecento, durante l'ondata delle soppressioni leopoldine o di quelle napoleoniche.
Nell'edificio religioso era custodita la preziosa tavola rinascimentale di scuola senese, raffigurante San Michele Arcangelo che uccide il drago, attualmente conservata all'interno del Museo d'arte sacra della diocesi di Grosseto.