W ostatniej ćwierci XIII wieku wzniesiono gotyckie, nakryte sklepieniem krzyżowo-żebrowym, poligonalnie zamknięte prezbiterium. Podczas przebudowy umieszczono wtórnie w murach pod oknami repozytoria na relikwie. Ponadto od strony południowej dostawiono koleją nawę i kaplicę NMP. Na początku XIV stulecia podwyższono strefę okienną nawy głównej, która otrzymała gotyckie sklepienia z żebrami wspartymi na ozdobnych wspornikach.
W XV wieku kolońska Rada Miejska i rajca Johann von Hirtz sfinansowali rozbudowę kaplicy NMP, podczas której wyburzono częściowo południowe ramię transeptu. W kaplicy umieszczono monumentalne retabulum z malowidłami pędzla Mistrza Życia Marii ukazującymi Żywot Matki Boskiej (obecnie w Starej Pinakotece w Monachium). Ponadto kościół otrzymał bogaty, późnogotycki wystrój wnętrza.
W XVII wieku rozbudowano część południową, w której w latach 1643–44 powstała Złota Komnata z licznymi domniemanymi relikwiami towarzyszek świętej Urszuli. Fundatorem Złotej Komnaty był Johann von Crane. Wraz z tą inwestycją wzrosło znaczenie kościoła jako celu pielgrzymek. Ponadto prezbiterium zintegrowano z korpusem, wyburzając gotycką przegrodę chórową. W prezbiterium umieszczono nowy barokowy ołtarz główny.