Nel 392-394 Ambrogio, partito da Milano per il contrasto con l’imperatore Eugenio, si recò prima a Bologna, poi a Faenza e, infine, a #Firenze. Probabilmente stava conducendo una lotta per l’affermazione dell’ortodossia in centri urbani ove forte era la presenza del partito ariano. Consacrò la basilica posta poche decine di metri a nord della porta settentrionale della città.
Verso la metà dell’XI secolo la chiesa conobbe importanti rifacimenti e restauri attestati da una bolla emanata dal Papa e vescovo di Firenze Niccolò II (1060). Il Codice Rustici (1447-1452) ci mostra una chiesa a tre navate con porticato sulla facciata e campanile sul lato meridionale. A fine quattrocento la chiesa fu demolita integralmente per la costruzione della nuova basilica di Brunelleschi.
Nel 1966, dopo l’alluvione, fu asportato il pavimento per risanare l’interno della chiesa e furono segnate in una pianta molto schematica le strutture che emergevano, databili tra il II secolo d.C. e il IV secolo d.C. Alcuni dei muri, rilevati in cresta, sembrano circoscrivere un’esedra ed alcuni ambienti che potrebbero essere interpretati in diversi modi.
Nell’indagine del 1978 emerse un angolo esterno del complesso ecclesiastico composto da una muratura di grossi conci squadrati ed impostata su resti di edifici precedenti. Si tratta probabilmente di una parte della chiesa romanica, anche se non è del tutto escluso che si possa trattare della chiesa paleocristiana.
Nuovi scavi archeologici potrebbero gettar luce sulla natura del monticulus Sancti Laurentii, ossia sul micro-rilievo su cui era posta la chiesa romanica e visibile anche nell’analisi delle quote attuali della città; inoltre, le indagini potrebbero datare le strutture rilevate negli anni’60 e scoprire se il rifacimento rinascimentale abbia asportato o meno i depositi medievali e tardoantichi.