XV – начало XVII века был временем наибольшего расцвета Аугсбурга. В это время в городе особенно успешно развивалось ткачество, производство бумаги, обработка драгоценных металлов. Тогда же он превратился в крупный международный центр торговли. Большое значение города в политической жизни Германии в этот период подчёркивается тем, что в XVI веке именно Аугсбург был местом заседаний важнейших рейхстагов Священной Римской империи (в 1500, 1510, 1518, 1525, 1530, 1548, 1550/51, 1555, 1559, 1566 и 1582 годах). Некоторые из них были связаны с начавшейся протестантской Реформацией и религиозными войнами. Так, в 1518 году в Аугсбурге в присутствии папского легата Мартин Лютер выступал с разъяснением своей критики некоторых догматов католической церкви. В июне 1530 года император Карл V созвал в Аугсбурге рейхстаг для примирения католиков и протестантов. На нём сподвижник Лютера Филипп Меланхтон представил изложение исповедания веры лютеранской церкви – т. н. «Аугсбургское исповедание». Там же цвинглиане представили т. н. «Тетраполитанское исповедание» – свод цвинглианской религиозной доктрины, символ веры реформатского направления в протестантстве, противопоставлявшего себя как католицизму, так и лютеранству. В целом, попытка восстановления единства церкви закончилась провалом, что в дальнейшем привело к религиозным войнам.
К 1534 году протестантизм в Аугсбурге победил, в июле Большой совет города резко ограничил деятельность католической церкви. В время первого вооружённого конфликта между католиками и протестантами – «Шмалькальденской войны» 1546—1547 гг. между императором Карлом V и протестантами «Шмалькальденского союза» Аугсбург был взят в ноябре 1549 года войсками католиков. 15 мая 1548 года рейхстаг в Аугсбурге одобрил указ победившего императора – т. н. «Аугсбургское временное постановление», предписывавшего протестантам вернуться к католическим обрядам в обмен на разрешение брака для протестантских священников и причащение под обоими видами.
Аугсбург, вид на Церковь Святых Ульриха и Афры XV века4
В том же году Карл V ввёл в Аугсбурге новый городской устав, вернувший власть в руки патрицианских семей и вводивший принцип пропорциональности в управлении городом между католиками и протестантами.
Компромиссность «Аугсбургского временного постановления» не удовлетворила ни одну из сторон, и в 1552 между протестантами и католиками вновь разгорелась война. Её неудачный исход для католиков привёл к принятию рейхстагом 25 сентября 1555 года «Аугсбургского религиозного мира», признавшего лютеранство официальной религией и установившего право выбора вероисповедания для светских и духовных князей, свободных городов и имперских рыцарей и принцип" чья власть, того и вера» для их подданных. Эта система распалась в начале XVII века, что стало одной из причин Тридцатилетней войны 1618—1648 гг. Во время этой войны 20 апреля 1632 года Аугсбург захватили шведские войска Густава II Адольфа. В 1634 году католические войска разгромили шведскую армию в соседнем Нордлингене и осадили Аугсбург с засевшим в нём шведским гарнизоном. В целом, в период шведской оккупации и имперской осады зимой 1634/1635 от голода, тифа и чумы население города сократилось примерно с 70 тысяч до 16422 человек.
9 июля 1686 года по инициативе императора Леопольда I в Аугсбурге был заключён оборонительный союз европейских стран против территориальной экспансии Франции Людовика XIV в Западной Европе. В 1686—1689 гг. в «Аугсбургскую лигу» вошли Австрия, Бавария, Бранденбург, Англия, Священная Римская империя, Пфальц, Португалия, Савойя, Саксония, Испания, Швеция и Нидерланды.