Przy przebudowie zmieniono również układ przestrzenny na halowy.
W 1534 roku na sejmiku trzebiatowskim wprowadzono obowiązującą w księstwie religię luterańską, a kościół stał się świątynią protestancką. W wyniku tych zmian patronat nad Kościołem św. Jakuba objął książę Barnim IX (syn Bogusława X i Anny Jagiellonki).
Podczas bombardowania miasta w czasie oblężenia przez wojska brandenburskie 16 sierpnia 1677 roku, w wyniku pożaru wywołanego pociskiem armatnim, kościół został wraz z wyposażeniem poważnie uszkodzony i zniszczony przez pożar. Zniszczeniu uległa wieża, sklepienia korpusu oraz część gotyckiego wyposażenia świątyni: spłonęły gotyckie ołtarze, ambona, organy, dzwony oraz biblioteka.
Odbudowę po pożarze rozpoczęto w roku 1693. Wnętrze kościoła otrzymało barokowe sklepienia, a w latach 1690–1744 (1720) kościół wyposażono w nowe barokowe sprzęty (bagato rzeźbioną ambonę), prospekt organowy, w 1711 powstał nowy, dwukondygnacyjny ołtarz z nadstawą sięgającą niemal do sklepienia – ołtarz główny projektu Erharda Löfflera, stalle, świeczniki doskonałej roboty i bogaty wystrój kaplic.