La iglesia de Sant Llorenç es de origen románico pero con ampliaciones y relieves góticos (s. XII – XV). Fue catedral de Lleida en dos ocasiones, desde 1707, durante la guerra de Sucesión cuando Felipe V cerró la Seu Vella al culto para convertirla en cuartel, hasta 1781 cuando se inaugura la Catedral Nueva, y después de la Guerra Civil, desde 1940 hasta 1956.
Consta de tres naves con la misma altura: la central, la más antigua y ancha, es románica con bóveda apuntada, y las otras dos góticas con ábside de planta semicircular están cubiertas con bóvedas de crucería simple y en abanico. A los pies de la nave central se encuentra la puerta más antigua que conserva el templo que se consideraba como la entrada de las novias mientras que la entrada principal era la que da a la plaza Sant Josep.
Durante el siglo XIV se construye la nave Santa Bárbara de la plaza de Sant Llorenç, y a principios del siglo XV, la de Santa Úrsula de la plaza de Sant Josep. Ambas se realizaron gracias a la familia Gallart, y es por eso que su escudo de armas con la representación de un gallo se encuentra en diferentes lugares del templo, como los dos blasones de Berenguer de Gallart en la puerta gótica meridional de la plaza de Sant Jossep. Es también en ese momento cuando se levanta el campanario, también gótico y de base octogonal con dos cuerpos: el inferior liso y el superior de campanas con ventanas de arcos apuntados con tracerías. Éste fue restaurado en el año 2001 con la reproducción artesanal de los calados de la barandilla y de las gárgolas originales.
Dentro del templo destacan la cripta, antiguamente con función de capilla subterránea, ubicada bajo el ábside mayor, lo que contribuye a que el presbiterio quede elevado respecto a la nave; y cuatro retablos góticos, el de San Lorenzo atribuido al escultor Bartomeu de Robió, el de Santa Úrsula, atribuido a Jaume Cascalls, Sant Pere y Santa Llúcía. Destaca también las esculturas de la Mare de éu dels Fillols, procedente de la Seu Vella, la Verge de Saidi, y un cuadro gótico del siglo XV, Santa María de la Candelaria, atribuido al pintor Mateo Ferrer que representa Sant Blas. La iglesia acoge el sepulcro de Ramon de Tàrrega y el Sant Crist Trobat, imagen restaurada por Jaume Perelló.