Prace budowlane zakończono w 1521 roku budując boczne kaplice w stylu późno gotyckim.
Okres protestancki Idee reformacji ogłoszone przez Marcina Lutra w 1517 roku, szybko dotarły do Alzacji i w 1524 jest celebrowane pierwsze nabożeństwo w języku rodzimym w kościele św. Tomasza, z udzieleniem komunii w dwóch postaciach. Kościół został zatem przekazany wierze luterańskiej w 1524 roku, który to statut zachowuje pomimo aneksji Alzacji przez katolicką Francję. Przyłączenie seminarium duchownego w 1529 roku ożywiło protestantyzm w Strasburgu. Reformator Martin Bucer (1491-1551), pastor w kościele św. Aurelii i w św. Tomaszu wywarł duży wpływ na miasto. Usiłował połączyć różne tendencje protestanckie prowadząc podróże po całej Europie.
Ogłoszenie przez króla Francji Henryka IV edyktu nantejskiego w 1598 roku, obiecującego tolerancję dla protestantów, nie dotyczyło Alzacji, ponieważ ta nie była jeszcze częścią królestwa. Stała się nią po pokoju westfalskim podpisanym w 1648 roku. Kanonik Marc Otto w kościele św. Tomasza, brał udział w podpisaniu traktatu pokojowego, kończącego wojnę trzydziestoletnią, który stwierdzał, że żaden pan nie może teraz zmuszać kogokolwiek do nawrócenia. Po przejęciu katedry przez kult katolicki w 1682 roku, kościół św.