Il 10 agosto 1557, giorno di S. Lorenzo, Emanuele Filiberto di Savoia, governatore delle Fiandre spagnole, guida l'esercito imperiale nella battaglia di San Quintino e infligge una pesantissima sconfitta alla Francia. È una data fondamentale per la dinastia Savoia: il valoroso Testa 'd Fer, secondo quanto poi sancito dal trattato di Cateau Cambresis (1559), riacquista il ducato perduto e fa di Torino la nuova capitale. Alla vigilia della battaglia il condottiero fa voto che, in caso di vittoria, avrebbe fatto innalzare in onore di San Lorenzo una splendida chiesa. Il tutto avviene con un po' di ritardo: Emanuele Filiberto sarebbe entrato trionfalmente nella sua nuova capitale solo nel febbraio del 1563 e il voto, dapprima, si risolve con un semplice restauro della chiesa di S. Maria del Presepio. Solo nel 1666 si inaugura il cantiere da cui sarebbe sorta l'attuale chiesa di S. Lorenzo: lo dirige il modenese Guarino Guarini, architetto affiliato al potente ordine religioso dei Teatini. Il risultato del suo progetto è talmente impressionante che Guarini viene trattenuto a Torino come architetto e matematico della corte ducale di Carlo Emanuele II e vi resta fino al 1681, lasciando nella città fondamentali testimonianze del suo genio. Dalla piazza spicca il profilo dell'ardita cupola, ma la chiesa appare senza facciata: infatti, per non alterare l'uniformità della prospettiva, non fu portato a termine il progetto guariniano che la prevedeva e alla chiesa si accede da un portone che sembra quello di un palazzo civile. Attraverso l'oratorio dell'Addolorata, l'antica aula di S. Maria del Presepe, riadattata nell'800, si entra nel tempio: immediatamente si è colpiti dall'avvolgente dinamica degli spazi e dalla suggestione della luce che piove dalle aperture della cupola. La pianta è ottagonale a lati convessi e si apre in basso a ospitare cappelle sfavillanti di ori e marmi policromi, anch'esse unitariamente progettate, nei decori e negli arredi, dal Guarini; originale il presbiterio a pianta ellittica dove l'altare - altro capolavoro del Guarini - reca nel paliotto un rilievo che commemora il voto di San Quintina. Armonia e vertigine allo stesso tempo sono le sensazioni che si avvertono alzando lo sguardo verso la cupola: la complessa struttura si articola in sedici costoloni che si intersecano a formare un disegno a stella. Le linee e le aperture paiono grandi mascheroni orientali, con naso a forma di pentagono rovesciato e bocca spalancata.