L’antica cappella ricorda tre fatti di particolare importanza.

1.     IL VOTO del Duca -  Emanuele Filiberto, comandante dell’esercito di Filippo II di Spagna. Il 10 agosto 1557, giorno di San Lorenzo, il duca vinse la battaglia di San Quintino in Francia liberando dall’occupazione francese i suoi territori, Torino compresa. Emanuele Filiberto aveva fatto voto, in caso di vittoria, di edificare in città una Chiesa dedicata a San Lorenzo. Nella piccola cappella della Madonna “ad praesepem” costruì un primo altare al Santo, in attesa di realizzare in modo più degno il suo voto. Nel 1572 fu sede per  la fondazione dei cavalieri dell'ordine di S. Maurizio e Lazzaro, il cui gran maestro fu Emanuele Filiberto.

2.     LA PRIMA OSTENSIONE DELLA SINDONE A TORINO - San Carlo Borromeo, arcivescovo di Milano, il 10 ottobre 1578 giunse a Torino pellegrinando a piedi per venerare la Sindone (proprietà dei Savoia custodita a Chambery), trasportata per l’occasione nella cappella ducale di Torino per abbreviare il pellegrinaggio dell’Arcivescovo di Milano.

3.     L’INSEDIAMENTO dei PADRI TEATINI l’08 febbraio 1634 - ad essi venne dato l’incarico di costruire la nuova Chiesa di San Lorenzo, per la quale già esistevano alcuni disegni degli architetti ducali.

A sinistra dell'altare, la regia tribuna dorata da cui i duchi assistevano alle funzioni religiose. 

A ricordo della Sindone, per concessione della Santa Sede, è stata realizzata da Bernardo Vittone nel sec XVIII davanti all'altare la scala santa di 12 gradini, che si salgono in ginocchio.