Tu, gdzie dzisiaj znajduje się bazylika, podobnie jak na sąsiadujących z nią terenach cmentarza Campo Verano, już ponad 2 tysiące lat temu rozciągał się wielki areał cmentarny. Starożytni rzymianie chowali tu swych zmarłych od czasów republiki. Przychodzili do nich często, siadywali w kręgu, w półleżącej pozycji, wyjmowali jedzenie i wino i spożywali z duchami swych przodków wspólne posiłki, wyrażając w ten sposób łączność żyjących ze zmarłymi, ale też wspólnotę krewnych. Obok pochówków pogańskich z czasem pojawiły się tu groby chrześcijan. I dla nich były to miejsca uświęcone, szczególnie w dni rocznicy śmierci zmarłego, którą rozumiano jako „dzień narodzin dla nieba” (dies natalis) i traktowano jak wybawienie, podróż ku oczekiwanemu spotkaniu z Chrystusem na drodze do życia wiecznego. Był to wręcz dzień radości i wesela, który świętowano również w gronie rodziny.

W dniu 10 sierpnia 258 roku w katakumbach Cyriaki, których nazwa wywodzi się najprawdopodobniej od imienia właścicielki tutejszych gruntów, pochowany został Wawrzyniec (Laurentius), jeden z najważniejszych męczenników Kościoła wczesnochrześcijańskiego. Był diakonem, organizatorem życia gminy, a do jego funkcji należał też dozór jej spraw finansowych. Według Cypriana (List, 80) Wawrzyniec wraz z innymi diakonami i biskupem Rzymu Sykstusem II został ścięty mieczem na mocy edyktu cesarza Waleriana I. Spoczął w miejscu, gdzie dzisiaj znajduje się krypta kościelna, zapewne za niepozorną kamienną płytą, a jego pochówek niczym nie różnił się od tych, które urządzano innym chrześcijanom. Okazało się jednak, że pamięć o nim przetrwała, a jego kult stał się niebywale popularny. Przez wieki Wawrzyniec należał do ulubionych świętych, nie tylko w Rzymie i Italii, ale też w całej Europie. 

Ponad siedemdziesiąt lat po męczeńskiej śmierci Wawrzyńca, za czasów cesarza Konstantyna Wielkiego, do grobu męczennika prowadziły monumentalne schody, po których wspinali się wierni. Ale to nie wszystko. Obok tego uświęconego, kultowego miejsca w 330 roku Konstantyn (albo jego synowie) wybudowali olbrzymią bazylikę cmentarną, o kształcie zbliżonym do tego, który miały antyczne stadiony (98 x 36 m). Należała ona, podobnie jak bazylika cmentarna w kompleksie dzisiejszego  Sant’Agnese fuori le mura i kilka innych, usytuowanych przy drogach wylotowych z Rzymu, do bazylik memoratywnych, fundowanych w pobliżu miejsc pochówku świętych, aby zyskać ich przychylność. W niej spotykali się wierni na swych żałobnych ucztach. Ci bardziej zamożni wystawiali nawet specjalne, dobudowane do bazyliki mauzolea. Z tej wielkiej, zwróconej na wschód cmentarnej budowli, o której Prudentius pisał, że jest „królewsko wyposażona i dekorowana”, nie zachowało się prawie nic. W następnych stuleciach niszczona, zachowała się w skromnych resztkach znajdujących się na terenie dzisiejszego cmentarza. Bliskość pochówku świętego męczennika była najprawdopodobniej głównym powodem wybudowania bazyliki, ale zdania na ten temat wciąż są podzielone. Nie ulega natomiast wątpliwości, że w jej pobliżu powstało małe oratorium poświęcone św. Wawrzyńcowi. Z czasem jego kult zyskał taką popularność, a rzesze wiernych, którzy pragnęli zobaczyć jego miejsce spoczynku (dotknąć go, położyć skrawek materiału i przechowywać go jak talizman), stały się tak liczne, że nie mogły się już pomieścić w katakumbowych, wąskich i ciemnych korytarzach. Kolejni papieże, w tym hojny papież Hilary, kontynuowali prace nad skromnym oratorium, ale też wybudowali wokół niego kompleks bibliotek, schronisk dla pielgrzymów oraz klasztor św. Szczepana. Oczywista stała się potrzeba stworzenia miejsca łatwo dostępnego dla wiernych. W ten sposób powstał kościół usytuowany bezpośrednio nad grobem świętego. Nowa bazylika „o godnym podziwu pięknie” ostatecznie stanęła w miejscu dawnego oratorium pod koniec VI wieku, za pontyfikatu i z fundacji papieża Pelagiusza II. Jej posadzka znajdowała się na wysokości grobu św. Wawrzyńca – a więc kościół został wkopany w znajdujące się tam wzgórze. Wyposażono go w empory umożliwiające, tak jak w bazylice Sant’Agnese fuori le mura, sprawniejszy przepływ pielgrzymów, którzy wchodzili do świątyni od południa i północy. Była ona stosunkowo mała (32 x 20 m), ale o jej randze świadczą wspaniałe, zachowane do dzisiaj, kanelowane kolumny o wyszukanych rzeźbiarsko kapitelach i precyzyjnie zdobiony architraw. Absyda dekorowana była zapewne mozaikami ukazującymi patrona kościoła pomiędzy świętymi. Niestety, w trakcie późniejszych modernizacji została ona zniszczona, a z pelagiuszowskiej dekoracji mozaikowej zachowały się jedynie te widoczne po wewnętrznej stronie tęczy, ukazujące brodatego Chrystusa siedzącego na kuli ziemskiej w otoczeniu świętych.  Po obu stronach towarzyszą mu najważniejsi dla Rzymu męczennicy – Piotr i Paweł. Po prawicy św. Piotra znajduje się św. Wawrzyniec obejmujący ramieniem papieża Pelagiusza (trzymającego w rękach model ufundowanego przez siebie kościoła), natomiast po lewicy św. Pawła widnieją św. Szczepan i św. Hipolit. Na krańcach kompozycji dojrzymy wyobrażenia Betlejem i Jerozolimy. Ciekawe jest zestawienie w tej mozaice Szczepana i Wawrzyńca – dwóch diakonów, którzy ponieśli męczeńską śmierć i których relikwie czczone były w tym miejscu. A skąd Hipolit, w ogóle należący raczej do rzadkich motywów ikonograficznych? Ukazywany jako rzymski żołnierz, miał być strażnikiem Wawrzyńca, nawróconym przez niego na chrześcijaństwo. I on podzielił męczeński los świętego.

Około 1200 roku Rzym skurczył się, wyludnił i zubożał, ale miejsce kultu św. Wawrzyńca jak magnes przyciągało wiernych, toteż rozwijało się ono i bogaciło. Wokół kościoła powstał rozrastający się przez stulecia kompleks, do którego należało baptysterium, dwa inne małe kościoły i klasztory, łaźnie i schroniska dla pielgrzymów. Cały areał, który dla bezpieczeństwa otoczono murem, stał się jakby niezależnym miasteczkiem pielgrzymów, zyskując nazwę Laurentiopolis. Stanowiący jego centrum kościół z VI wieku z czasem stał się zbyt mały, by przyjmować masowo przybywających tu pątników. Dlatego za czasów papieża Honoriusza III dobudowano od zachodu korpus o trzech nawach. Wyburzono absydę poprzedniego kościoła, a z niego samego stworzono rodzaj prezbiterium. W ten sposób powstała dzisiejsza budowla o pięknym wnętrzu wspartym na jedenastu kolumnach po każdej stronie, najpewniej pozyskanych z rozpadającej się bazyliki cmentarnej z czasów Konstantyna. Sam grób Wawrzyńca odrestaurowano.

W czasy tego średniowiecznego kościoła pomagają się nam przenieść do dziś zachowane obiekty – cyborium, znajdujące się nad ołtarzem, bogato intarsjowany tron biskupi i balustrada ołtarzowa (na podwyższeniu), dwie ambony i kandelabr na paschał (w nawie).  Liturgia, która odprawiana była tu kiedyś, różniła się od tej dzisiejszej. Biskup siedział na tronie. Diakon odczytywał z ambony ewangelię. Ołtarz ustawiony był na początku nawy i to przy nim odprawiany był eucharystyczny ceremoniał. Wspaniała posadzka, jako pierwsza tego rodzaju praca w Rzymie, ułożona została przez warsztat Cosmatich z różnokolorowych marmurów i trawertynu. Natomiast tron biskupi, cyborium, kandelabr zdobią wspaniałe wielobarwne, częściowo pozłacane inkrustacje, będące dziełem warsztatu Vassallettich, który wraz z rodem Cosmatich w zdecydowany sposób „zabarwił” swymi marmurowymi intarsjami i mozaikami wnętrza średniowiecznych rzymskich kościołów. Ściany nawy głównej udekorowano freskami, które ledwie i w znikomych fragmentach dojrzeć można po prawej stronie (Madonna z Dzieciątkiem), gdyż w XIX wieku zastąpiono je nowymi. Dziś ściany są puste, ponieważ po drugiej wojnie światowej i ciężkich zniszczeniach, jakich przybytek ten doznał w 1943 roku, usunięto je, pozostawiając jedynie fragmenty.  Należy może dodać, że kościół, jako jeden z nielicznych rzymskich obiektów, ucierpiał w czasie wojny.

Fasada nowo powstałej bazyliki, tym razem usytuowana od zachodu, ozdobiona została kolumnowym portykiem o jońskich kapitelach, które podtrzymują ozdobny, warty uwagi architraw. Na jego dekoracje składają się nawiązujące do antyku stylizowane rośliny i delikatny, rozciągający się jak wstęga fryz mozaikowy. Dojrzymy w nim maleńką scenę ukazującą papieża Honoriusza III. W przedsionku zachowały się mocno nadgryzione zębem czasu średniowieczne freski ukazujące sceny z życia Wawrzyńca i Szczepana i cuda mające miejsce po ich śmierci – dwóch świętych męczenników, których relikwie czczone są w tym przybytku. Drzwi wejściowe flankują dwie, równie stare figury lwów. 

Warte obejrzenia są też krużganki, do których można wejść albo od środka, przez zakrystię, albo bezpośrednio od frontu (po prawej stronie). Również częściowo zniszczone w czasie alianckich nalotów, doczekały się rekonstrukcji, a w ich ściany wmurowano wszystkie odnalezione artefakty przez stulecia związane z tym kościołem. Zarówno one, jak i dzwonnica stanowią piękny przykład skromnego w formie i wykonaniu stylu romańskiego. Podziwiając do dziś tchnące średniowiecznym duchem wnętrze, warto spojrzeć w prawą stronę od wejścia. Znajduje się tam zadaszony portykiem, wsparty na dwóch jońskich kolumnach, przedziwny grobowiec kardynała Guglielmo Fieschiego, bratanka papieża Innocentego IV, żyjącego w połowie XIII stulecia. Dlaczego przedziwny? Otóż duchowny ten zażyczył sobie pochówku w antycznym sarkofagu z III wieku. Jego lico ukazuje scenę zaślubin – małżonków podających sobie ręce, baranka przeznaczonego na ofiarę dla bogów i gości weselnych biorących udział w uroczystości. Zaprawdę wybór tego pogańskiego obiektu dla duchownego tej rangi musi budzić zdziwienie, ale też dowodzi, że fascynacja antykiem wśród ówczesnych elit rzymskich nie zrodziła się dopiero w okresie renesansu; jej korzenie tkwią głęboko w średniowieczu. Należy jednak dodać, że ongiś lico ściany, przy której znajdował się sarkofag, zdobiła wspaniała mozaika ukazująca Chrystusa w otoczeniu świętych, u którego stóp klęczeli papież i jego bratanek.

Znajdująca się pod ołtarzem bogato dekorowana krypta, której zdobienia nawiązują do wczesnochrześcijańskich mozaik, jest obecnie miejscem spoczynku Piusa IX (zm. 1878). Żyjący w niespokojnych, rewolucyjnych czasach papież kazał pochować się w tej peryferyjnej w tym czasie świątyni, w pełni zdając sobie sprawę z tragizmu swego pontyfikatu i winy, jaką będzie mu się przypisywać za rozpad Państwa Kościelnego. Jego zmumifikowane zwłoki z twarzą zakrytą srebrną maską znajdują się w przeszklonej gablocie.  To, co pozostało po papieżu Piusie IX – niejako jego ostatnia wola, to dogmat o papieskiej nieomylności, który wydał na osiem lat przed swoją śmiercią.

Żegnając kościół, warto spojrzeć jeszcze na kolumnę stojącą nieopodal. Widnieje na niej postać św. Wawrzyńca. Ufundował ją w 1870 roku wspomniany papież tuż przed upadkiem Państwa Kościelnego.