W 882 roku do Koblencji wkroczyli Normanowie i zniszczyli kościół św. Kastora, jednak koblencjanie niedługo później go odbudowali. W dalszej fazie prac budowlanych przy kościele memorię przekształcono w przypominający kaplicę i połączono ją z kościołem poprzez kryptę pierścieniową. W X wieku do świątyni od strony wschodniej dobudowano rotundę chórową. Przypuszczalnie w tym samym czasie powstały dwie nawy boczne korpusu nawowego i niższy fragment zachodniej części kościoła, flankowany przez dwie potężne, okrągłe wieże. W XI wieku zostały one zastąpione obecnymi, ukończonymi w 1103 roku wieżami, które jednak wówczas miały tylko pięć kondygnacji. W 1110 roku arcybiskup Trewiru założył obok świątyni szpital św. Mikołaja, będący jednym z pierwszych zakładów leczniczych po północnej stronie Alp. 106 lat później, za sprawą arcybiskupa Teodoryka z Wied część kościelnego terenu ze szpitalem stała się własnością rycerzy zakonu krzyżackiego. W 1138 roku w kościele odbyło się zgromadzenie książąt, które wybrało Konrada III na króla. Po pożarze, jaki wybuchł w świątyni w 1147 roku przeprowadzono renowację chóru.