Někdejší augustiniánský klášter založil v roce 1350 markrabě Jan Jindřich Lucemburský, bratr císaře Karla IV, stavbu poté dokončoval jeho prvorozený syn, markrabě Jošt, který je pochován v hrobce před hlavním oltářem. Z původního inventáře se v kostele dochovala kamenná pieta z doby kolem roku 13 85. Toto dílo je projevem nejvyššího dvorského umění ve stylu parléřské huti a proto je některými odborníky autorství piety připisováno Jindřichu Parléřovi, který se v letech 1381–87 uvádí jako kameník a stavitel ve službách markraběte Jošta. Císař Karel VI. věnoval klášteru deskový obraz madony - italobyzantskou ikonu ze 13. století, nazývanou Perla Moravy či Palladium Moravy, která se stala předmětem úcty. Úspěšná obrana Brna při obléhání Švédy je považována za zázrak, připisovaný právě přímluvě Panny Marie svatotomské. V průběhu třicetileté války byl kostel velmi poškozen. Nový barokní trojlodní chrám sv. Tomáše byl podle plánu Jana Křtitele Erny postaven v období 1665-75. Nový pozdně barokní klášterní komplex byl vybudován podle plánů Mořice Grimma. Konec slavného působení augustiniánů u svatého Tomáše způsobil Josef II., který konvent přestěhoval v roce 1783 do budov zrušeného kláštera cisterciaček na Starém Brně. Klášterní kostel se stal 1. září 1784 kostelem farním pro nově zřízenou farnost na severním předměstí Brna.