Collocata lungo la strada che nel medioevo risaliva dalla valle del Serchio, verso la pieve di S. Giorgio, questa chiesa, attestata a partire dal XIII secolo, è la più piccola tra quelle sorte nel medioevo nella Brancoleria.
Registrata nell'"Estimo" del 1260 tra quelle afferenti al piviere di Brancoli, è posta presso la vecchia abitazione della "Casa Carli" nota anche come "Casa Bellarmino" oppure il "Tribunale", dove si diceva fosse un tempo la "curtis" cioè "Corte" della Repubblica di Lucca.
La chiesa, oggetto di un accurato restauro nel 1956, conserva pressoché inalterate le forme e la struttura dell'edificio medievale caratterizzato da un impianto a navata unica, soffitto a capriate e abside semicircolare. La presenza di diverse tecniche costruttive individuabili nella struttura dell'edificio, e particolarmente evidenti nel lato meridionale, testimoniano con chiarezza le diverse fasi succedutesi durante l'edificazione e probabilmente legate alla esiguità delle risorse economiche che la piccola comunità di S. Lorenzo era in grado di erogare per l'edificazione della propria chiesa.
Particolarmente significativo il campanile, adiacente al lato nord della chiesa, nei pressi dell'abside, caratterizzato alla base da un grande arco, attraverso cui passava l'antica ripida strada che saliva da Vinchiana.
All'interno si conserva una scultura in terracotta invetriata raffigurante San Lorenzo, attribuita ad Andrea della Robbia.