La chiesa fu voluta dal duca di Savoia Emanuele Filiberto, per adempiere al voto che fece il 10 agosto 1567, giorno di san Lorenzo, per la vittoria della battaglia di San Quintino contro i francesi, che dovettero restituire i territori sabaudi. Fu costruita dal 1668 al 1687 dal padre teatino Guarino Guarini, architetto e teorico di fama europea.
La chiesa è uno scrigno di tesori. Tra questi c’è la Cappella dell’Addolorata attribuita a Bernardo Vittone (1704 – 1770), il quale realizzò anche la scala a dodici gradini davanti all’altare che si sale in ginocchio.
Si deve a Giovanni Tamone (1817 – 1885) la scultura in legno della Pietà.
