Il diacono Lorenzo, rappresentato nella pala con gli strumenti del suo martirio (opera di Antonio Franceschini - fine sec XVII), nato in Spagna, tesoriere del papa Sisto II, nel 258 venne chiamato dall'imperatore romano Valeriano perché consegnasse tutti i tesori della chiesa. Secondo la tradizione tre giorni dopo, Lorenzo si è presentato all'imperatore con storpi, zoppi, ciechi di Roma affermando che quelli erano i veri tesori della chiesa. L'imperatore giudicò la risposta una provocazione; diede quindi ordine che Lorenzo venisse martirizzato. La leggenda dice che Lorenzo fu posto su una graticola e bruciando abbia chiesto di essere rivoltato per cuocere meglio.
Il paliotto dell'altare, opera di Carlo Antonio Tantardini di Valsassina (inizio ‘700), raffigura il voto fatto da Emanuele Filiberto a San Lorenzo nella battaglia di S. Quintino, in Francia, il 10 agosto1557 (festa del santo).
Tabernacolo, ciborio, tronetto sono capolavori di armonia in marmi e bronzi dorati tempestati di pietre preziose: agate, diaspri, lapislazzuli, onici, graniti. Ai lati dell'altare due porte seicentesche, dette le turchine, ad intaglio di legno dorato poste nel 1828 da re Carlo Felice.
Nei pennacchi che raccordano il presbiterio all’imposta della cupola, sono raffigurate la quattro Virtù cardinali: la Prudenza, con lo specchio ed il caduceo; la Giustizia, con la bilancia e la spada; la Fortezza, con lo scettro e l’armatura; la Temperanza, nell’atto di versare acqua da una brocca ad un’altra.
Sopra l'arco esterno dominano due angeli dorati che introducono al presbiterio ed alludono al martirio di San Lorenzo: a sinistra, un angelo con la corona di alloro, gloria di Dio; a destra, un angelo con la palma del martirio. Il Santo è rappresentato nella pala d’altare (GianAntonio Franceschini) e nell’affresco della cupola del presbiterio (Domenico Guidobono), entrambi di inizio 1700
Al centro dell’arco trionfale si può leggere un cartiglio: D.O.M. EMANUEL PHILIBERTUS VOVIT, MARIA JO. BAPTISTA A SABAUDIA PERFECIT, CAROLUS FELIX RESTITUIT (A Dio Onnipotente Massimo, Emanuele Filiberto fece voto nel 1557. Maria Giovanna Battista di Savoia (Reggente per conto del figlio Vittorio Amedeo II) portò a compimento il voto nel 1680. Carlo Felice restaurò nel 1828 e diede dignità alla chiesa).