Im 13. Jahrhundert hatte sich im Deutschen Reich ein Kurfürstenstand herausgebildet. Von Anfang an gehörte der Erzbischof von Trier zum Kreis dieser sieben Fürsten, die das Recht der Königswahl ausübten. Der wohl bedeutendste Trierer Kurfürst war Erzbischof Balduin von Luxemburg, der von 1307 bis 1354 regierte. Auf Reichsebene ein geschickter Advokat seiner Dynastie, des Hauses Luxemburg, gilt Balduin als Schöpfer des Kurstaats Trier, indem er das Territorium abrundete und effiziente Verwaltungsstrukturen einführte.
Das Trierer Schöffenkolleg, das ursprünglich eine richterliche Funktion ausübte, wandelte sich im 14. Jahrhundert zum Stadtrat mit politischen Aufgaben. In diesem Gremium machten jetzt auch die in den Zünften organisierten Handwerker ihren Einfluss geltend. Aus einer Steuerliste von 1363 geht hervor, dass die Weber und Tuchmacher das vorherrschende Gewerbe waren, gefolgt von den Winzern und den Gerbern. Aus der Steuerliste lässt sich für das Spätmittelalter auf eine beachtliche Einwohnerzahl von rund 10.000 schließen. Ein bis heute erhaltenes Zeugnis des damaligen Wirtschaftslebens und des Handels ist der Alte Krahnen am Moselufer.
Die Stadtgemeinde strebte im Spätmittelalter nach Emanzipation von der Herrschaft der Erzbischöfe. Dieses Selbstbewusstsein kam unter anderem im Bau der repräsentativen Steipe am Hauptmarkt und 1473 in der Gründung der Universität zum Ausdruck. Unter Kaiser Maximilian I. tagte 1512 zum einzigen Mal ein Reichstag in Trier. Dieses Ereignis konnte als weiterer Beleg für den von der Stadtgemeinde beanspruchten Status einer freien Reichsstadt dienen. 1580 entschied das Reichskammergericht jedoch gegen den Antrag der Stadt auf Reichsunmittelbarkeit: Trier blieb auf Dauer eine kurfürstliche Landstadt.
Unterdessen war Trier von den durch die Reformation und Glaubensspaltung hervorgerufenen Auseinandersetzungen in Deutschland nicht verschont geblieben. 1522 musste man sich der Belagerung durch Truppen des Reichsritters Franz von Sickingen erwehren. 1559 versuchte der in Trier-Olewig geborene Calvinist Caspar Olevian seine Heimatstadt für die Reformation zu gewinnen. Er fand rasch eine große Anhängerschaft, auch einflussreiche Bürger bekannten sich zum neuen Glauben. Doch nach dem Eingreifen von Erzbischof Johann von der Leyen erklärte sich eine Mehrheit im Stadtrat für die Beibehaltung des katholischen Bekenntnisses. Wer dem Protestantismus nicht abschwören wollte, musste die Stadt verlassen.