Die 1282 urkundlich erwähnte aber nicht mehr existente alte Thomaskirche befand sich in der heutigen Löberstraße. Sie wurde seit 1525 im Zuge der Reformation als evangelische Gemeindekirche genutzt.
Nach seiner Entfestigung gegen Ende des 19. Jahrhunderts dehnte sich Erfurt vor allem in südlicher Richtung immer weiter aus. Das Platz- und Repräsentationsbedürfnis der gewachsenen Gemeinde führte schließlich zu einem Kirchenneubau in der heutigen Schillerstraße, der im Unterschied zu anderen Kirchenbauten nicht nach Osten ausgerichtet ist. Die im neugotischen Stil gebaute und in nur zwei Jahren fertiggestellte neue Thomaskirche wurde am 15. Juni 1902 geweiht, die alte Thomaskirche in der Löberstraße ein Jahr später abgerissen.

Hinter dem Altarraum und an der Nord-West-Ecke der Thomaskirche wurden ein Kirchsaal und eine Kapelle angebaut. Eine das gesamte Kirchenschiff umgebende Empore ist durch die Einbeziehung eines Turmgeschosses als weiträumige Orgel­ und Konzertempore gestaltet worden. Die hier stehende zweitgrößte evangelische Kirchenorgel Erfurts wurde von der Firma Alexander Schuke aus Potsdam erst 1993 im Sinne des Entwurfs aus dem Jahre 1950 endgültig fertiggestellt.

Am 31. März 1945  hatte ein Bombenangriff die Thomaskirche bis auf die Außenmauern und den 71 m hohen Turm zerstört. Der sofort nach Kriegsende begonnene Wiederaufbau konnte schon gut 5 Jahre später im September 1950 mit der Weihe der wieder hergestellten Thomaskirche abgeschlossen werden.

1998 wurde das Eingangsportal mit Bronzereliefs von Prof. Werner Stötzer zu Szenen aus dem Leben des Apostels Thomas neu gestaltet.

Nach neunmonatiger umfassender Renovierung und Umgestaltung des Innenraumes wurde die Thomaskirche am 24. September 2000, also genau 50 Jahre nach ihrem Wiederaufbau aus den Kriegstrümmern, erneut geweiht. Der teilweise Umbau des Gestühls ermöglicht eine variable Raumnutzung insbesondere für Konzerte und andere größere Veranstaltungen.