Richiesto dal Maestro generale, Alberto segnalò il ventisettenne Tommaso come suo candidato a baccelliere sentenziario a Parigi, il centro intellettuale universitario più importante e movimentato del tempo, anche se non aveva ancora i 29 anni canonici per assumere l'incarico di insegnare e commentare le Sententiae di Pietro Lombardo, testo teologico fondamentale, per tutto il medioevo e oltre, nella Facoltà di Teologia. E' il secondo grande impegno didattico di T., dopo quello biblico di Colonia. Risultato dei suoi corsi sarà il prolisso Scriptum super libros Sententiarum, commento originalissimo al manuale teologico del Lombardo, in cui, andando oltre lo schema tradizionale, egli opta metodologicamente per una scelta teocentrica assoluta; è la prima volta che T. propone in teologia lo schema dell'exitus a Deo e del reditus in Deum di tutte le cose, mettendo in evidenza un dato rivoluzionario in teologia, come cioè Dio debba essere considerato il vero soggetto della Teologia e non tanto l'oggetto.

Di questo stesso periodo sono, poi: il De ente et essentia, scritto su richiesta dei suoi confratelli parigini, opuscolo di dipendenza avicenniana, ma di grande importanza in quanto impostato sul concetto di essenza e delle sue relazioni con la realtà e le dimensioni della logica, e il De principiis naturae, scritto anch'esso su richiesta, che è invece un opuscolo di dipendenza averroista.

In un'atmosfera abbastanza pesante per le lotte dei teologi secolari schierati, anche violentemente, contro i maestri religiosi, all'inizio del 1256 T. fu nominato Magister in sacra pagina (stessa nomina ricevette Bonaventura da Bagnoregio) e, come tale, fece la prima delle due impegnative lezione inaugurali (i Principia). In questa veste sarà impegnato all'università di Parigi fino al 1259, commentando da Magister, cioè in maniera analitica e complessa, diversi libri dell'Antico e circa metà del Nuovo Testamento. Come Maestro T. presiedette anche numerose dispute private (fra Maestro e studenti) e pubbliche, sulle questioni teologiche più rilevanti, rispondendo alle domande e obiezioni e dando, infine, una soluzione dottrinale di tipo magistrale.

Alcune dispute, dette Quaestiones quodlibetales, erano considerate tanto importanti da interrompere addirittura le lezioni accademiche (in avvento e quaresima). Il materiale di queste dispute veniva sottoposto, dal Maestro, ad una revisione redazionale definitiva e, in seguito, pubblicato. Cinque quodlibetales di T. rimontano a questo periodo parigino, ma sono molto di più che il risultato di una disputatio, denunciando, infatti, un altissimo livello di elaborazione concettuale.

Ne sono un esempio le Quaestiones disputatae De veritate, ben 29 questioni in oltre 250 articoli, di cui la prima dà il titolo alla raccolta.

Dello stesso periodo è il commento al De Trinitate di Boezio (Super Boetium De Trinitate), originale opera (T. è l'unico a commentare Boezio nel suo secolo), incompiuta come diverse altre di T., ma di grande importanza metafisica, della quale possediamo alcuni autografi.

Come Maestro in sacra pagina, T. esercitò anche l'ufficio della predicazione coram universitate e in seguito, anche al popolo, segno questo del legame molto stretto fra vita intellettuale e vita ecclesiale nei centri di studio del Medioevo. Di T. ci sono state tramandate circa 20 omelie, (sul Padre nostro, l'Ave Maria, il Credo, i Dieci Comandamenti etc.), tenute nei diversi luoghi della sua docenza.

Egli fu anche impegnato con passione e vena polemica nell'opporsi all'obiezione dei maestri secolari contro la presenza dei mendicanti (francescani e domenicani) nell'insegnamento universitario, dovuta più che altro all'invidia e alla gelosia suscitate dal loro successo di religiosi e di maestri presso la popolazione universitaria. Il suo acerrimo nemico fu Guglielmo di Sant'Amore. Contro la serie di obiezioni da lui proposte T. compose il Contra impugnantes Dei cultum et religionem in difesa della posizione dei religiosi e del loro inserimento nel corpo dei Magistri e nella vita ecclesiale.

Comincia anche a scrivere la Summa contra gentiles, la prima sintesi teologica del giovane Maestro in sacra pagina, redatta su richiesta di Fr. Raimondo di Peñafort per fornire i missionari delle conoscenze intellettuali necessarie a controbattere le obiezioni dei musulmani.