Situada junto al Camino de Santiago en el lugar donde confluyen los ríos Artibai y Urko. Próximos a la ermita se encuentran el antiguo ayuntamiento de la anteiglesia de Xemein, en el n.º22, y el probadero con las piedras de arrastre.
Etimológicamente Arretxinaga significa «lugar o sitio donde yacen o están echadas las piedras». Arri, harria, «piedra»; etxi de etzin, etzan, «yacer, echarse, tumbarse» y el sufijo locativo -aga, «lugar de». Esta interpretación describiría el fenómeno geológico que guarda la ermita y que tanto llama la atención. Dicha manifestación geológica, denominada en Mineralogía proceso hidrotermal y que tuvo lugar hace unos 40 millones de años, acoge al santo titular, el arcángel san Miguel. El santo empuña la lanza contra el demonio que tiene a sus pies en forma de dragón u otro animal fantástico. De planta centralizada con forma de hexágono y un único acceso adintelado, está rematada por una espadaña.
El origen de esta ermita está ligado a la corriente espiritual que se desarrolló en la Alta Edad Media. En la Baja Edad Media, cuando se fundó la villa de Markina en 1355, se decía que la iglesia de Xemein había quedado abandonada porque sus feligreses frecuentaban otro recinto religioso, tal vez el recinto de Arretxinaga. En 1451, en un pleito sobre jurisdicción que tuvo la anteiglesia de Xemein con la villa de Markina, se menciona la existencia de la ermita. Asimismo, en 1541, se hacía constar que la fundación de la ermita era inmemorial y que había tenido ermitaños y entonces tenía freilas (religiosas de orden militar) que cuidaban de ella. El 17 de agosto de 1626 se consagra solemnemente el altar de san Miguel, por considerar que el santuario de Arretxinaga tenía gran semejanza con el del Monte Gargano en Apulia (Italia), y éste se encontraba bajo la advocación del arcángel san Miguel. En 1631 no había ermitaños ni freilas, pero seguía existiendo la casa destinada a su habitación.
En 1734, la anteiglesia de Xemein determinó reedificar la ermita porque su fábrica amenazaba ruina. Presentó proyecto P. B. Villarreal de Bérriz (1669-1740), pero se llevó a efecto otro diseño, y la ermita se inauguró en 1741. En 1893 se hizo un retejo general. En 1894, el arquitecto Pedro José de Astarloa presentó el presupuesto aproximativo de las obras de conservación y compostura; sin embargo, se dio preferencia a la restauración de las imágenes. Las imágenes y altares —hubo varios— fueron pintados en 1895 por un vecino de la villa, Ramón de Ubera, siguiendo las condiciones establecidas por la junta de fábrica.
El día 29 de septiembre, festividad del santo titular, a las 12 de la noche, el grupo de danzas de la localidad, Zerutxu Dantza Taldea, baila el tradicional Mahai Ganeko (Sobre la mesa). El estado actual que presenta el conjunto de Arretxinaga se debe a las obras de remodelación llevadas a cabo por el Ayuntamiento de Markina-Xemein y la Diputación Foral de Bizkaia.
