L'église Saint-Thomas possède un type architectural très particulier puisqu'il s'agit d'une église-halle à cinq vaisseaux d'égale hauteur - la plus ancienne de l'Allemagne du Sud-Ouest -, s'opposant ainsi à la conception basilicale habituelle. L'église est surmontée de deux tours-clochers : une carrée sur l'entrée principale et une hexagonale sur la croisée du transept.
À l'intérieur, sa longueur est d'environ soixante-cinq mètres, sa hauteur d'environ vingt-deux mètres - environ trente mètres sous la coupole de la croisée du transept, de style gothique tardif -, sa largeur d'environ trente mètres. Les deux côtés des nefs latérales extérieures abritent des tribunes. À droite et à gauche de l'abside du chœur se trouvent des chapelles séparées, également de style gothique tardif. L'église est classée monument historique depuis 1862.