Il Tempio di S. Lorenzo fu eretto nella seconda metà del Duecento, sull'area di un oratorio che già esisteva nel 1185. I Minori Conventuali vi s’insediarono nel 1280 ed iniziarono la costruzione della nuova chiesa e del convento, con il contributo del Comune ed il concorso dei fedeli. La chiesa - terminata sicuramente entro il 1300 - divenne la più importante del quartiere di Porta Nuova: i frati si presero cura delle notevoli reliquie dei SS. Lorenzo, Quirico e Margherita, qui rinvenute nel 1278, ed il tempio fu via via trasformato in un grande centro di cultura e di predicazione.
Col tempo, la Chiesa si arricchì d’altari e di preziose opere d'arte che i Minori Conventuali custodirono per secoli. Nel Trecento fu aggiunto l'oratorio dell'Immacolata concezione (demolito nel 1909) e nel Quattrocento quello di S. Bernardino, che si affacciava sulla piazza. Nel 1796 le truppe francesi devastarono la Chiesa, trasformandola in fienile, e adibirono il Convento a caserma. L’Ordine dei frati Minori, fu soppresso nel 1810. Nel 1836 l'edificio fu acquisito dal Comune e - dopo qualche restauro - riaperto al culto e trasformato in una specie di Pantheon, di Santa Croce vicentina. Per ulteriori restauri, il Tempio fu chiuso dal 1871 al 1911, finché - nel 1927 - fu riaffidato ai Minori Conventuali, che ancor oggi vi officiano.
La chiesa di S. Lorenzo è un insigne monumento del gotico sacro vicentino, pur presentando forti reminescenze romaniche. La facciata è impreziosita da uno stupendo portale trecentesco, opera di Andriolo de Santi: nella relativa lunetta sono raffigurati la Madonna col Bambino, San Francesco, San Lorenzo e il committente Pietro da Marano.
L’interno è a tre navate ed ospita il monumento sepolcrale dello Scamozzi, le tombe di Bartolomeo Montagna, di Giangiorgio Trissino, di Alvise Valle e di altri insigni cittadini di Vicenza. Nella fiancata, si nota pure il sarcofago di Gangalando de' Gangalandi, fiorentino, esule - come Dante - nel momento della terribile reazione guelfa, auspicata da Bonifacio VIII e dal Valois. Oltre al pregevole altare dei nobili Pojana, il Tempio contiene alcuni affreschi di Benedetto Montagna, opere di Francesco Pittoni, di G. Antonio Fumiani e di Giulio Carpioni, nonché un gruppo scultoreo di Antonino da Venezia che raffigura la Vergine tra i santi Pietro e Paolo. In passato, la Chiesa ospitava anche La comunione di san Bonaventura di Alessandro Maganza e il meraviglioso polittico trecentesco della Dormitio Virginis, di Paolo Veneziano. Ora queste due opere si conservano nel vicino Museo Civico.
Notevole il Chiostro rinascimentale, che contiene una vera da pozzo del XIV secolo.
