Den protestantiske Saint-Thomas-kirke er et fremragende eksempel på den alsaciske gotiske kunst.Kirkebygningens oprindelse går tilbage til et benediktinerkloster fra år 600. Klostret var viet til apostlen Thomas. Biskop Adalog beordrede i det 9. århundrede, at der skulle bygges en ny kirke og skole her. I 1007 blev bygningen imidlertid ramt af et lynnedslag, og en brand reducerede den til murbrokker. Selve opførelsen af den kirke, som vi kender den i dag, begyndte derfor i det 12. århundrede. Takket være et afladsprivilegium kunne opførelsen af facaden påbegyndes i 1196. Den ældste del af kirken er Blasiuskapellet nord for koret. Skibet blev færdiggjort i slutningen af det 13. århundrede. I 1330 blev der tilføjet yderligere to skibene. Byen Strasbourg sørgede for, at der blev bygget en skole i 1536.
Sankt Thomas-kirken er en femskibet halkirke. Den indvendige længde er 65 meter, bredden 30 meter og den indvendige højde 22 meter. Stilmæssigt repræsenterer bygningen en blanding af romanske og gotiske elementer. De tidligste bygningselementer hører stadig til den romanske tradition, f.eks. det massive porttårn. Tværskibet med det tværgående tårn, som blev bygget i det 13. århundrede, og koret bærer gotiske former. Sidekapellerne, som først blev bygget i det 16. århundrede, er i sengotisk stil. Af de oprindelige blyindfattede glasvinduer fra middelalderen er kun rosenvinduet stadig i facaden. De resterende vinduer er hovedsageligt dekoreret med plantemotiver, efter at mange af helgenafbildningerne blev ofre for lutherske billedstormere. Sankt Thomas-kirken konverterer til den lutherske tro I 1524 overgik Sankt Thomas-kirken til den lutherske tro. Selv da Alsace blev annekteret af det katolske Frankrig, beholdt kirken sin lutherske etik. Det samme gjaldt for kollegiestiftelsen og dens besiddelser. Senere var Thomaskirken det sted, hvor Friedrich Spitta øvede nye gudstjenesteformer i forbindelse med den "ældre liturgiske bevægelse".
Andreas Silbermann opnåede i det 17. århundrede et imponerende orgel i Thomaskirken. Wolfgang Amadeus Mozart spillede på det i 1778, og senere Albert Schweitzer til minde om Johann Sebastian Bach. I 1979 blev Silbermann-orglet restaureret af Alfred Kern. Ud over Silbermann-orglet har Thomaskirken også et andet, mindre orgel. I 1905 byggede Fritz Haerpfer det mindre kororgel efter planer af Albert Schweitzer.
Thomaskirken er berømt for sine gravmonumenter. Monumenterne stammer fra perioden mellem 1130 og 1850, herunder den romanske grav for biskop Adelog fra det 12. århundrede. Værd at se er også graven for den franske kommandant marskal Moritz af Sachsen, der døde i 1750. Monumentet blev færdiggjort i 1776 af Jean-Baptiste Pigalle. Det imponerende gravmæle ligger i apsis og viser marskallen, der skrider ned ad en trappe ned i kisten, mens det figurativt afbildede Frankrig forsøger at holde ham tilbage.