Con la crescita della popolazione, e la distruzione del Mercato Vecchio per far spazio a Piazza della Repubblica, il mercato presso la Loggia del Porcellino, non era più sufficiente per la città per questo si progettarono 3 nuovi spazi coperti: quello di San Lorenzo, il Mercato di Sant'Ambrogio e un terzo presso San Frediano, quest'ultimo mai realizzato. Per creare la struttura fu necessario liberare un intero isolato nel dedalo di strette viuzze della zona, molto antiche ma piuttosto malsane, abbattendo una isola di case per ciascuna strada (via dell'Ariento, via Panicale, via Chiara e via Sant'Antonino), in modo che si aprisse un'ampia piazza destinata ad ospitare un nuovo mercato coperto. La ridefinizione del quartiere non sollevò troppe critiche, al contrario di quanto avvenuto per piazza della Repubblica, poiché qui gli edifici abbattuti erano casupole popolari, quindi la zona ne uscì effettivamente abbellita e nobilitata. Per realizzare la struttura del Mercato fu ingaggiato Giuseppe Mengoni (1870-1874), l'architetto della Galleria Vittorio Emanuele II di Milano, che si ispirò alle Halles parigine. Il risultato fu notevole, con l'integrazione dei materiali più moderni (ferro, vetro, ghisa) con l'aspetto degli edifici preesistenti. Tutt'intorno fu costruita una loggia di 10 arcate classiche per ogni lato, con snelle colonne di pietra serena. L'inaugurazione avvenne nel 1874 con l'Esposizione Internazionale di Agricoltura.La funzionalità della costruzione è particolarmente evidente dall'interno, dove la luce filtra abbondante dagli alti finestroni su cui poggia la tettoia e restituisce l'effetto di un mercato all'aperto.La disposizione dei negozi non è casuale, con il primo piano ortofrutticolo, il pian terreno per macellai, pizzicagnoli, formai e pesciaioli, divisi in aree. Nel sottosuolo si trova un parcheggio pubblico. Parcheggio noto alle cronache per il suicidio di Gianluca Casseri dopo i fatti della Strage di Firenze.Attorno all'edificio del mercato si trova il mercato all'aperto, detto mercato di San Lorenzo, che si sviluppa attorno alla Basilica di San Lorenzo e al Mercato Centrale. Si snoda tra via dell'Ariento, piazza San Lorenzo, via del Canto de' Nelli, via Sant'Antonino, via Panicale, piazza del Mercato Centrale.Il mercato è specializzato in vestiario, pelletteria, oggettistica e souvenir.