Toomkiriku juures tegutses Tallinna piiskopkonnaTallinna toomkapiitel, mis juhtis ja korraldas piiskopkonna kirikuelu. Üks toomkapiitli liikmeist, (toom)skolastik, pidi kapiitlisiseste ülesannete täitmise kõrval inspekteerima ja juhatama toomkirikute juures töötavaid koole. 13. sajandil olid toomskolastikud ka sageli ainsad õpetajad, hiljem aga olid nad peamiselt vaimuliku elukutseks valmistuvate kooli vanemate õpilaste – toomskolaaride – õpetajad. Õpetajaamet eraldus Eesti toomkoolides vaimulikukutsest arvatavasti 14. sajandil. Kuni 16. sajandini, s.o Liivi sõjani, oli katoliikliku toomkooli kaks põhiülesannet: kindlustada järelkasv kohalikele katoliku usu vaimulikele ja teiste kirikuametite pidajaile ning anda linnakodanike lastele algharidus. Katoliiklikud toomkoolid säilisid Tallinnas ja Tartus 16. sajandi teisel veerandini. Toompeal tegutses vaheaegadega tõenäoliselt 13. sajandist kuni 1939. aastani Tallinna Toomkool.
18.,[3] 19. sajand ja 20. sajandi alguses nimetati kirikut saksakeelses kirjanduses Tallinna rüütelkonna- ja toomkirikuks (saksa Ritter- und Domkirche in Reval).[4]
Eesti iseseisvumise eel asutati Eesti Evangeelne Luterlik Kirik ning sisse seati Eesti Evangeelse Luterliku Kiriku piiskopi amet. Esimeseks EELK piiskopiks nimetati Jakob Kukk. Kuna piiskopi kui kirikupea ametist tulenes otseselt toomkoguduse ülemõpetaja ametikoht, siis vastavalt ajaloolistele traditsioonidele sai Jakob Kukest ka EELK Piiskopliku Toomkoguduse ülemõpetaja. Eesti riik tunnistas toomkiriku enda omandiks ning andis EELK piiskopile kasutamiseks. Tallinna Piiskopliku Toomkoguduse taasasutamine toimus 1927. aasta kevadel, mil kogudus registreeriti usuühinguna.
2. novembril 1926 otsustas Riigikohus, et kuna Eestimaa rüütelkonna õigused on Eesti riigile üle läinud, siis tuleb ka toomkirikut vaadelda kui riigi omandust. Tallinna toomkiriku saksa koguduse esindajad aga kohale ei ilmunud ja keeldusid kiriku võtit välja andmast. Seejärel andis sõja- ja siseminister kindral Jaan Soots politseile käsu kiriku uksed lukkseppade abiga lahti murda, mis 1927. aasta 19. veebruari varahommikul ka tehti. Kirikupäev andis sakslastele loa samuti toomkirikut jumalateenistusteks kasutada, kuid viimased eelistasid siiski ümber kolida Niguliste kirikusse. 3. aprillil pidas piiskop Jakob Kukk toomkirikus avajumalateenistuse, kusjuures Tallinna toomkiriku eesti kogudus oli veel asutamata.
1927. aastal otsustas konsistoorium teha toomkirikust "ühe korraliku kiriku". Muu hulgas võeti maha kirikus olnud Eestimaa rüütelkonna liikmete vapid. Sel puhul kirjutati ajalehes Vaba Maa: "Meie arvates oleks haridusministeeriumil tulnud ikkagi viibimata lõpetada konsistooriumi poolt ette võetud "remont" toomkirikus, mis täiesti seadusevastaselt alati. Konsistooriumi inimestel näib puuduvat täielikult igasugune närv meie maa ajaloo ja kunsti väärtuste hindamiseks ja ei või olla sellepärast mingisugust kindlustust võimalikkude üllatuste ärahoidmiseks, mis meile võivad kalliks maksma minna."[6]
2023. aastal valiti Tallinna toomkiriku 2022. aastal remonditud tornikiiver rahvusvahelise katuseala föderatsiooni (IFD) üle aasta toimuval konkursil IFD Award maailma parimaks metallkatuseks.[7]
1998. aastal remonditi orelit põhjalikult. Selleks loodi 1995. aastal Tallinna toomkiriku Oreli Fond. Restaureerimise käigus uuendati aastakümnetega kulunud pneumaatiline mängumehhanism, valmistati üks uus register ja intoneeriti ümber kümmekond. Tööde teostajaks oli Saksa restaureerimisfirma Christian Scheffler Sieversdorfist Saksamaal.
Aastatel 1927–1928 eemaldati seoses katedraali siseremondiga toomkiriku seintelt ajutiselt kõik mälestustahvlid. 1960. aastatel toimunud remondiga seoses eemaldati epitaafid uuesti, misjärel suurem osa kogust ladustati ebaprofessionaalselt aastakümneteks kiriku pikihoonesse ja kabelitesse, kus paljud epitaafid said kannatada. 1993. aastal sai alguse töö epitaafide konserveerimiseks. Konserveerimistöökoja juhataja Ene Trompi ja tema abiliste käe all toimunud konserveerimistööde eesmärgiks oli vappepitaafide algse väljanägemise säilitamine. See hõlmas kõigi hilisemate ülemaalingute eemaldamist, originaalpolükroomia ja krundi puhastamist ja kinnitamist ning puitkonstruktsioonide tugevdamist. Kaotsi läinud puitdetaile konserveerimise käigus ei asendatud ja midagi üle ei värvitud. 2013. aasta seisuga on kõik säilinud vappepitaafid konserveeritud ja uuesti seintele riputatud.[8]
1684. aasta Toompea tulekahju järel toimusid Tallinna toomkiriku eesti, rootsi ja saksa koguduse jumalateenistused Tõnismäe Kaarli kirikus, rootsi ja eesti kogudus hakkaski käima Kaarli kirikus ja pärast toomkiriku taastamist jäigi eesti kogudus pärast 1692. aastat Tallinna Kaarli kiriku Tallinna Kaarli kogudusse[16].
1927. aastast võeti kirik seniselt Tallinna toomkiriku saksa koguduselt ära ja asutati uus, Eesti evangeeliumi luteri usu Toomkogudus, hilisem EELK Piiskoplik Toomkogudus. Senised saksa koguduse liikmed astusid Oleviste ja Niguliste kogudusse. Kiriku uksed avati muukrauaga ja kirik anti Toompea lossi komandandi major Konstantin Kanepi järelevalve alla.[18] 3. aprillil 1927 pidas piiskop Hugo Bernhard Rahamägi kirikus esimese eestikeelse jumalateenistuse.[19]
↑ 8,08,1Mäeväli, Sulev ja Ene Tromp. 2013. Tallinna toomkiriku epitaafid. Die Wappenepitaphe der Tallinner Domkirche. Epitaphs of the Tallinn Cathedral. Teine trükk. Tallinn: EELS Tallinna Piiskoplik Toomkogudus. lk 8–11. (ISBN 978-9985-68-285-2)