Второй комплекс музея, включающий в себя церковь Михаила Архистратига, исторически сложился еще при Е. А. Арсеньевой – бабушке поэта.
В 1836 году, находясь в офицерском отпуске в Тарханах, Лермонтов видел, что «церковь известью внутри оштукатурена» и хотя полов нет, но «иконостас с местными иконами в готовности». Позже церковь была расписана евангельскими сюжетами.
Вероятно, в этой церкви с 21 по 23 апреля 1842 года стоял гроб с телом привезенного из Пятигорска Лермонтова. Вполне может быть, что бабушка настояла на отпевании своего любимца.
Как культовое здание церковь функционировала до 1958 года, несколько раз закрываясь и вновь открываясь. В 1963 году церковь перешла в собственность музея. В 1992 году сельская церковь Михаила Архистратига вновь была открыта для прихожан.
Ежегодно в день гибели М. Ю. Лермонтова, 27 июля, в церкви служится панихида и заупокойная литургия.
