En 1632, au cœur du faubourg Saint-Germain, les Dominicains installèrent le noviciat général de l'ordre de Saint-Dominique. Une chapelle dédiée bien sûr au saint patron de leur ordre fut édifiée. La population du quartier s'accroissant et les largesses du cardinal de Richelieu s'ajoutant à celles des fidèles, c'est tout un monastère qui fut construit dès 1682. La construction de la nouvelle église commença dès 1683 sur les plans de l'architecte Pierre Bullet (1639-1716). Elle est de style classique, d'inspiration baroque italien. La chapelle Saint-Louis est ajoutée en 1722, la façade n'est élevée qu'en 1765 selon les dessins d'un religieux du couvent, frère Claude. Le chœur y est réputé comme le plus beau de Paris.
À la Révolution, les ordres et les congrégations sont supprimés, les religieux expulsés. Le couvent devient manufacture d'armes, puis musée d'Artillerie. L'église est érigée en paroisse en 1791 et dédiée à saint Thomas. Dépouillée de ses biens, elle est confiée au club des Jacobins en 1793 et devient «temple de la Paix».
L'église Saint-Thomas-d'Aquin est rendue au culte catholique en 1803. Aux XIXe et XXe siècles, ses richesses perdues furent remplacées par de nombreuses œuvres d'art données par la Ville de Paris. En plus des magnifiques tableaux (Lagrénée, Rosa, Abel de Pujol, etc.), on y trouve une série de statues du XXe siècle d'un style très moderne.