El nuevo templo se construiría sobre la iglesia del Foro, de época paleocristiana, asignada a los hermanos franciscanos.

A arquitectos franceses se debe el ábside, primera parte construida de la iglesia,[2]​ considerada única de su género en Italia y ejemplo clásico del gótico francés.

Por su parte, la fachada data del 1742, en plena época barroca, y es obra de Ferdinando Sanfelice.

Sin embargo, gracias a las revueltas del siglo XV, el pueblo napolitano consiguió constituir un sedile dedicado a ellos teniendo por tanto la posibilidad de presidir las sesiones, aunque de hecho no tenía ningún poder.

Finalmente, la quinta capilla custodia restos de frescos del siglo XIV en las paredes.

[4]​ El transepto de la iglesia ve en su lado izquierdo, a los lados de los dos monumentos fúnebres de la seconda mitad del siglo XIV a Carlo di Durazzo y Roberto d'Artois y Giovanna di Durazzo, la capilla denominada cappellone di Sant'Antonio.

La zona del ábside de finales del siglo XIII es un ejemplo claro de la profunda influencia que dejó el gótico francés en la basílica, ejemplo único arquitectónicamente en Italia, con un alto presbiterio y bóvedas de crucería sostenidas por diez pilares polistilos que abren arcadas detrás de las cuales discurre el notable deambulatorio, cubierto también con bóvedas de crucería, sobre el cual se abren a su vez nueve capillas, cuadradas las dos primeras en los extremos y poligonales las restantes, que giran a espaldas del ábside.

[4]​ No hay unanimidad entre los varios estudiosos sobre la atribución de esta importante parte de la basílica: según Vasari el autor sería Nicola Pisano, para Gaetano Filangieri junior en cambio Arnolfo di Cambio, según otros, por algunas analogías constructivas estilísticas con la Iglesia de Santa Maria Donnaregina, se debería atribuir al arquitecto francés que construyó esta última, sin embargo desconocido.

En la parte superior pueden verse las estatuas de los santos Lorenzo, Antonio y Francisco, mientras que sobre la pared inferior el escultor representó El Martirio de San Lorenzo, San Francisco con el lobo de Gubbio y San Antonio hablando a los peces, sobre un fondo en el que está representada la ciudad napolitana en época renacentista,[4]​ lo que hace a la obra de gran valor tanto documental como artístico.

La novena capilla, por tanto la primera empezando por la izquierda, presenta los monumentos fúnebres del siglo XIV a Leone Folliero y Maria di Durazzo, hija de Carlos III de Nápoles, que murió en 1371 con solo tres años.

Algunas salas interiores del convento albergan el Museo dell'Opera di San Lorenzo Maggiore, mientras que otras conservan todavía su aspecto original, como la sala capitular y la de Sixto V, ambas accesibles desde el monumental claustro.

El claustro se caracteriza por un valioso pozo de mármol y piperno esculpido por Cosimo Fanzago y situado en el centro del patio,[9]​ mientras que en las paredes hay algunos monumentos fúnebres de factura renacentista.

[10]​ En 1442 la sala se convirtió en la sede del parlamento napolitano,[10]​ mientras que el año siguiente Alfonso I de Nápoles reconoció a su hijo ilegítimo, Fernando I como heredero al trono de Nápoles.

[3]​ La zona situada por debajo del convento alberga las excavaciones arqueológicas greco-romanas datadas en torno a la segunda mitad del siglo I,[11]​ cuando en la Piazza San Gaetano estaba primero el ágora griego y posteriormente el foro romano.

Mientras que en el lado de la Basílica de San Paolo Maggiore los subterráneos sacan a la luz los restos del anfiteatro, los del lado de San Lorenzo muestran la zona destinada al macellum, donde tenía lugar el mercado de la ciudad en época romana, cuyas tiendas muestran además en los sótanos estructuras griegas preexistentes que datan del siglo IV a. C..