C’est aussi lui qui fut chargé d’instruire le procès de La Mole et Coconas ce qui réduisait à néant le peu de chance qu’ils avaient d’en sortir vivants.
Christophe de Thou mourut alors que le conflit ouvert entre le Saint-Siège et les cordeliers de Paris, qu’il encourageait à résister, n’était toujours pas résolu.
Henri III, bien que n’ayant pas toujours suivi ses conseils lui fit faire des obsèques solennelles. Quant au peuple, il « avait tant de soumission pour ses sentiments et de respect pour sa personne, qu’on a cru, que s’il eût vécu plus longtemps, il aurait été seul capable de réprimer les séditions qui éclatèrent depuis avec tant d’insolence …contre l’autorité royale ».
Ainsi entouré de la considération royale et populaire, Christophe de Thou fut inhumé dans la chapelle familiale de l’église Saint-André-des-Arts. En 1685, son fils, Jacques-Auguste de Thou, commanda à Barthélemy Prieur le tombeau de son père. Le portrait du magistrat, dont la tête de marbre blanc se détache sur le marbre rouge du manteau, était posé sur un piédouche de marbre jaune et placé dans une niche ovale cantonnée de deux Vertus en marbre blanc. L'ensemble surplombait un sarcophage devant lequel s'accoudaient deux génies funéraires en bronze.
Lors de la destruction de l’église, les dépouilles qui y reposaient furent transférés aux Catacombes le 24 février 1794. Quelques éléments de son tombeau nous sont parvenus, dont son buste, aujourd’hui au Louvre.
Pendant que Jacques Auguste de Thou, érudit distingué, marquait lui aussi son époque, un de ses petits-fils, François Auguste, devait périr sur l’échafaud pour complicité avec Cinq-Mars.