L'alta gradinata sulla quale si eleva è un ambìto punto di sosta per il turista, da cui può godere di una visuale privilegiata sulla piazza. La chiesa, intitolata a S. Lorenzo, presenta una complessa stratificazione di fasi costruttive: un primo edificio, cattedrale nel 969 e corrispondente all'attuale transetto, viene ampliato su progetto di Fra' Bevignate (1300); ripresa nel 1437, viene consacrata nel 1569 e sopraelevata in mattoni nel XVII secolo. Il fianco sinistro, con incompiuto rivestimento in marmo bianco e rosa, è forato da finestroni gotici e presenta molti inserti di epoche diverse: il pulpito quattrocentesco da cui predicò san Bernardino da Siena, il portale in travertino di Ippolito Scalza (1568) su disegno di Galeazzo Alessi, la statua bronzea di Giulio III (Vincenzo Danti, 1555). Incompiuta è anche la nuda facciata, adorna di un elegante portale di Pietro Carattoli (1729). Il vasto e luminoso interno quattrocentesco si ispira alle «Hallenkirchen» nordiche: a tre navate slanciate, di uguale altezza, divise da pilastri ottagonali e coperte da volte ogivali, è arricchito di decorazioni e stucchi settecenteschi e restaurato a metà Ottocento. L'apparato decorativo, con dipinti, affreschi e vetrate policrome di epoche diverse (dal XVI al XIX secolo), forma un insieme stilisticamente vario e articolato. Si segnalano: nella cappella di S. Bernardino (prima campata della navata destra), Deposizione dalla Croce di Federico Barocci (1567-S9); nell'abside, coro ligneo di Giuliano da Maiano e Domenico del Tasso (1491), gravemente danneggiato dall'incendio del 1985. Dalla cappella a destra del presbiterio si accede alla quattrocentesca sagrestia, affrescata da Gian Antonio Pandolfi (1573-76).<br>In collegamento con la sagrestia sono i suggestivi chiostri della Canonica, a tre loggiati sovrapposti, dove si tennero i conclavi per alcuni papi storici, tra cui il 'dantesco' Celestino V.