Eretta dai monaci benedettini nel XIII secolo e dedicata alle sante Flora e Lucilla, la chiesa si apre sull’omonima piazza della Badia, sede delle Poste granducali dal Seicento all’Ottocento inoltrato. Alla metà del Cinquecento l’edificio è stato completamente ristrutturato, in stile rinascimentale, su progetto del Vasari.
L’attuale facciata è il risultato di un discusso restauro del primo Novecento, ispirato a moduli romanico-gotici; originali, invece, sono la grande bifora, parte del portale e della fiancata su Via Cavour. Il caratteristico campanile ottagonale risale al 1650.
L’interno, in stile manieristico, rivela la mano del Vasari. Sopra il presbiterio, si può ammirare la cupola principale, finta prospettiva dipinta su tela da Andrea Pozzo nel 1702. Un restauro successivo ha messo in risalto la grande maestria del pittore, che ha saputo creare un eccezionale effetto illusionistico "fra i più riusciti e meglio conservati di tutto il Settecento italiano". In effetti, il Pozzo aveva dipinto altre due cupole simili, una per la chiesa di S. Ignazio a Roma, e una per la chiesa Universitaria di Vienna.
Di notevole interesse, a sinistra dell’ingresso, l’affresco di Bartolomeo della Gatta raffigurante S. Lorenzo (1476); a destra un grandioso Crocifisso, dipinto su tavola da Segna di Bonaventura (1319); vicino al monumentale altare maggiore in legno, originariamente progettato dal Vasari per la Pieve di S. Maria, si trova un ciborio marmoreo attribuito a Benedetto da Maiano.
