Recordada por primera vez en un documento del año 866, en 964 venía donada por el obispo Rambaldo al Capitolo florentino junto con la iglesia de San Giovanni Battista.
La presencia de tumbas llamadas de los “capuchinos” y a ánfora, aparecidas durante el curso de los recientes trabajos de restauración conducidos por Vanni Desideri, inducen a pensar que el área sobre la cual surge la iglesia fuese ya utilizada como cementerio en los siglos IV y VI.

Antes del año Mil la iglesia resultaba ya como parroquia cuya jurisdicción se extendía, según el Repetti, a lo largo de las dos orillas del Arno. La antigua parroquia se componía de catorce parroquias.

Aunque la iglesia de San Lorenzo viene siempre recordada como “parroquia”, al menos hasta 1586, ninguno de los documentos encontrados nos atestigua la presencia de una fuente bautismal. Resulta, sin embargo, poco probable que el sacramento pudiera ser administrado únicamente en la vecina iglesia de San Giovanni Battista.
El 16 de abril de 1224 un pergamino del Capitolo florentino recuerda la presencia de un “pievano” de nombre Corrado. El sacerdote invitaba a los parroquianos de las iglesias a su cargo de respetar la obligación a participar con sus fieles a las funciones que se celebraban en la pieve, amenazándoles con la excomunión. En 1243, en ocasión de las elecciones del nuevo “pievano”, el proposto de la catedral se dirigía a Signa con el preciso propósito de confirmar delante de San Lorenzo la autoridad de los canónigos de San Giovanni.
El nombre de la iglesia aparece nuevamente en los privilegios de Ottone III y en una “Charta offersionis” de 1304.

En 1789, como testimonia la lápida visible sobre la fachada de la iglesia pasaba a ser propiedad de la familia Del Rosso, quienes la mantuvieron hasta 1834. Fecha en la cual pasba a pertenecer a la “Compañía del Santísimo Sacramento y del Espíritu Santo”, (ya, entonces llamada “Compañía de los Blancos”) quienes todavía hoy regentan la propiedad.

Una escalinata semicircular, en piedra conduce al pórtico que da acceso a la iglesia, dominada por la imagen de San Cristóforo, fresco de la escuela florentina de finales del siglo XIII. La susodicha posición del santo en el exterior de los edificios religiosos, alude a la protección que él ejercía sobre los caminantes.
El campanario, de origen románico, de planta cuadrada y alto veinticinco metros, presenta en la parte superior elegantes bífores La celda delcampanario ha sido reconstruida en 1928, y el ábside ha sufrido una importante modificación durante el siglo XVII. El campanario recientemente ha sido sometido a los cuidados de la Sobreintendencia para los Bienes Culturales y Arquitectónicos.
El interior se desarrolla en una única nave embellecida por una rica decoración de frescos.
Debajo de la planta del calpestío cerca de la parte izquierda, es visible una de las tumbas a la “capuchina” arriba mencionadas. La contrafachada recoge un fresco con la figuras de la Madonna en el trono y el Bambino entre San Stefano y San Antonio abad, fechado a finales del siglo XIV o a principios del XV.

En un primer momento, sobre el muro izquierdo una figura de Santa (1485), de escuela florentina. Al lado, dividida en siete compartimentos, se ilustra la secuenciavotiva de los santos pintada en la segunda mitad del trescientos por Pietro Nelli con la posible colaboración de Jacopo di Cione, al quien se le atribuyela Santa mártir con el libro que abre la serie. Sigue San Bartolomeo acompañado por la imagen de la encargados.
En el borde inferior del siguiente cuadro con San Giuliano y Santa Caterina de Alessandria se leen la fecha 1366, extensible a la ejecución del ciclo completo, y el nombre del segundo encargado “Benozzo di N(¿iccolò?) trabajador de lino”.
Prosiguiendo: San Romualdo y San Benedetto, San Lorenzo y el gran cuadro con el Mártir San Sebastián, finalmente An Antonio abad con otra figura de encargado.
Completa la intervención de Pietro Nelli la Santa Margarita de Antioquía emplazada al inicio de la parte derecha.

Al final de la nave se eleva el gran ambón de época románica, del cual se ignora la ubicación original. La situación actual ha sido determinada por los trabajos desrrollados en la iglesia en 1936, en ocasión de la restauración del campanario.
En el transepto izquierdo, en lo alto, mesa de escuela florentina del siglo XVII con la Madonna en gloria y los ángeles, San Lorenzo y San Estéfano, que recogía en el centro una imagen sagrada más antigua.

Adosado al muro sucesivo se encuentra el gran tabernáculo ya en un ángulo de una de las habitaciones en vía Garibaldi, afrescado entre 1450 y 1460 por el llamado Maestro de Signa (¿Antonio de Masso?), alumno de Bicci de Lorenzo.
En ocasión de la restitución del tabernáculo, acaecida en 1995, después de un largo período de restauración , fueron colocadas oportunamente a los lados del conjunto pictórico los restos de las sínopes de los santos laterales.

Al lado, altar de piedra serena con pintura de la Madonna con el Bambino y San Giovannino, de escuela florentina de la primera mitad del siglo XVI.

A los muro del ábside destacan tres grandespalas de altar. La central, es una obra florentina de la segunda mitad del siglo XVI. A mano izquierda, una tela atribuida a Pietro Sorri de Siena. Finalmente a derecha, mesa obra de Bernardino Monaldi quien pusiera la propia firma y la fecha (1592). El altar derecho del transepto contiene los restos de una amplia escena en fresco así como la relativa sinopia atribuidas al llamado “Mestro Barberino”, pintor activo en la segunda mitad del siglo XIV.
A lo largo de la parte superior de los muros adyacentes, se desenvuelve un fregio, fechado dentro del siglo XIV.

Sobre el muro derecho de la nave, Madonna de la Misericordia de Corso del Buono, afresco de finales del siglo XIII. A la mano de este discípulo de Cimabue se deben, posiblemente, también los restos de la decoración a falsos reflejos marmóreos que decoran el frontal del arco central. Al lado, siempre del Maestro di Barberino, un gran tríptico siempre en fresco.

La pequeña puerta que se abre en el muro izquierdo converge en la sede de la “Compañía del Santísimo Sacramento”, ( ya “Compañía de los Blancos”),. Los locales de la Compañía son en gran parte destinados a albergar las banderas y los aparatos del Cortejo Histórico que, cada año, el lunes del Ángel, desfila a lo largo de las calles de la ciudad en ocasión de la fiesta de la patrona de Signa.
Sobre el altar en piedra serena de 1672, un crucifijo procesional en madera pintada del siglo XVI. Sobre la ménsola una urna que custodia las reliquias de San Feliciano, soldado romano martirizado entre los siglos III-IV después de Cristo, bajo el dominio de Diocieziano.

Al centro de la estancia, bajo el grande crucifijo perfilado obra de Giuseppe Santelli, se encuentra la caja de madera que recogía los restos mortales de la Beata Giovanna.
La caja, que recuerda los arcones ejemplos de baúles de destinación privada y doméstica, fue pintada en 1438 por Pietro de Chellino de Gambassi. La escrita del pergamino en piedra recita:”Aquí yace el cuerpo de la Beata eremita de Signa 1307 (año de la muerte)”. La obra sustituía una caja más antigua realizada en 1386 por Vanni de Bono, al cual probablemente Pietro de Gambassi se era inspirado para la rendición iconográfica de la eremita. La obra, que representa notables integraciones en el soporte de la madera y varias intervenciones de repinto, fue expuesta en 1933 en la Muestra del Tesoro de Florencia Sacra.

Durante el curso de los recientes trabajos de restauración y consolidamento del campanario, efectuados por la Sobreintendencia para los Bienes Culturales y Arquitectónicos, han sido puestos a la luz algunas tumbas a la “capuchina” de época longobarda.