Według zachowanych dokumentów archiwalnych w 1410 r. została erygowana w Łomży, przez biskupa Jakuba z Korzkwi, parafia przy kościele św. Rozesłańców Piotra, Pawła i Andrzeja Apostołów oraz Wawrzyńca i Katarzyny zbudowanym przed 1396 r. na miejscu zwanym później Popową Górą, gdzie obecnie znajduje się kościół i klasztor kapucynów. Po otrzymaniu przez Łomżę praw miejskich w 1418 r. nastąpił wzrost liczby mieszkańców, co przyczyniło się do budowy nowego okazalszego kościoła. W latach 1504-1525 kosztem księżnej mazowieckiej Anny i jej synów Janusza III i Stanisława wybudowano kościół pw. św. Michała Archanioła i św. Jana Chrzciciela. W1526 r. odbyło się uroczyste przeniesienie do nowego kościoła chrzcielnicy ze starego kościoła Rozesłania Apostołów. W tym też czasie do kościoła św. Michała Arch. przeniesiono uprawnienia parafialne z kościoła Rozesłania Ap. Uroczysty akt konsekracji dokonany przez biskupa płockiego Andrzeja Krzyckiego odbył się, po 1531 r.
W latach 1691-1693 podczas generalnego remontu, koniecznego z racji pożaru i zniszczeń wojennych, zmieniono wystrój kościoła z gotyckiego na barokowy, według planu architekta Józefa Szymona Bellotto. Późniejsze materiały źródłowe zawierają wzmiankę, o ponownej konsekracji kościoła dokonanej w 1783 r. Z racji złego stanu technicznego, w trosce o bezpieczeństwo wiernych, w 1819 r. kościół św. Michała Arch. został na krótko zamknięty. Podczas przeprowadzonych remontów w końcu XIX w. cały kościół został pokryty polichromią. Od 1921 r. został wpisany do rejestru zabytków. Po utworzeniu 28.10.1925 r. przez papieża Piusa XI Diecezji Łomżyńskiej, kościół farny św. Michała Arch. w Łomży został podniesiony do godności katedry. Podczas II wojny światowej katedra częściowo uszkodzona, została uratowana przez Biskupa Stanisława Łukomskiego przed wysadzeniem w powietrze. Obecny swój wygląd katedra zawdzięcza regotyzacji dokonanej po wojnie.
W kościele katedralnym znajduje się czczony przez wiernych cudowny obraz Matki Boskiej Łomżyńskiej, koronowany w Łomży 4.06.1991 r. przez Ojca Świętego Jana Pawła II. Staraniem księdza prob. Mariana Mieczkowskiego w 2000 r. przeprowadzono gruntowny remont kaplicy, w której znajduje się obraz Matki Boskiej Łomżyńskiej - Matki Pięknej Miłości.
Na terenie parafii katedralnej w Łomży aktualnie znajdują się jeszcze dwa kościoły: pw. Wniebowzięcia NMP zbudowany w 1877 r., który od 31.12.1985 r. został ustanowiony kościołem rektoralnym i kościół zakonny Sióstr Benedyktynek pw. Trójcy Przenajświętszej zbudowany w latach 1855-1863, całkowicie zniszczony podczas ostatniej wojny, odbudowany w latach 1946-1962 (wieżę kościelną dobudowano w 1994 r.). Ponadto w miejscowości Podgórze w latach 1989-2000 staraniem ks. prob. Henryka Gołaszewskiego i ks. prob. Mariana Mieczkowskiego został zbudowany kościół filialny pw. św. Antoniego Padewskiego.
Do 1972 r. parafia katedralna była jedyną parafią w Łomży. W następnych latach z terytorium parafii katedralnej wydzielono trzy nowe parafie: MB Bolesnej, św. Brunona z Kwerfurtu i Miłosierdzia Bożego.