Przez kolejne trzy stulecia kościół był wielokrotnie przebudowywany. Za urzędu opatki Idy (zm. 1060), krewnej cesarza Ottona III kościół został znacznie rozbudowany za sprawą sprowadzenia do kapitolińskiego kościoła drugiej wspólnoty zakonnej – Benedyktynów. Kościół wówczas otrzymał kształt zbliżony do obecnego, w swojej monumentalnej architekturze wyrażał ambicje Ottonów, siłę cesarza oraz jego hegemonię w Rzeszy. W zachodniej części nawy głównej wzniesiono galerię-emporę zastrzeżoną dla cesarza. Od strony formalnej część ta była swobodną recepcją architektury karolińskiej kaplicy pałacowej w Akwizgranie.
Największe zmiany dokonano podczas przebudowy części wschodniej, gdzie wzniesiono chór na planie trójliścia. Zastosowanie takiej struktury przestrzennej chóru było odwołaniem do planu Bazyliki Narodzenia w Betlejem, o treflowym układzie chóru, przy czym w przypadku kolońskiej świątyni motyw trójliścia został silniej wyeksponowany. Plan ten został kilkakrotnie powtórzony m.in. w kolońskich kościołach św. Marcina, Świętych Apostołów (oba z XII w.). W 1065 nowy kościół został poświęcony. Chór został wzniesiony powyżej przestrzennej, trójnawowej krypty. Od strony zachodniej kościół do XVIII w. miał od strony zachodniej monumentalny westwerk, na miejscu jego w XIX wieku wybudowano istniejącą do 1945 r. neogotycką wieżę.