La basilica di San Lorenzo Maggiore è una chiesa monumentale tra le più antiche della città. La chiesa si trova nel centro antico, presso piazza San Gaetano, sull'area in cui sorgeva in tempi classici l'agorà greca ed il foro romano, i cui scavi archeologici sono visibili dall'adiacente convento che costituisce il museo dell'opera di San Lorenzo.

Nel 1235 il papa Gregorio IX ratificò la concessione di una chiesa dedicata a san Lorenzo da erigere in città. All'epoca, è documentata la presenza di almeno altre cinque chiese dedicate al santo, e la chiesa del Foro (di epoca paleocristiana) fu assegnata ai frati francescani come edificio su cui sarebbe stata costruito il nuovo tempio.

Carlo I d'Angiò a partire dal 1270, quindi non molto tempo dopo la sua vittoria su Manfredi, iniziò a sovvenzionare la ricostruzione della basilica e del convento, in una mescolanza di stile gotico e francescano. Ad architetti francesi si deve l'abside, prima parte edificata della chiesa, ritenuta unica nel suo genere in Italia ed esempio classico di gotico francese. Nel passaggio dall'abside alla zona del transetto e della navata si andò affermando invece uno stile maggiormente improntato al gotico italiano, segno del mutamento dei progettisti e delle maestranze con il passare degli anni.

Negli anni successivi la basilica fu protagonista di importanti eventi storici per la città ed il regno più in generale: san Ludovico da Tolosa, rinunziatario al trono del padre Carlo II d'Angiò, a beneficio di Roberto d'Angiò, fu infatti consacrato sacerdote in questa basilica. Altra consacrazione celebre fu quella di Felice Peretti, vescovo di Sant'Agata de' Goti, il futuro papa Sisto V.

Francesco Petrarca invece soggiornò nel convento nel 1343, come egli stesso documentò in una lettera all'amico Giovanni Colonna, descrivendogli il maremoto che il 25 novembre colpì la città, mentre Giovanni Boccaccio pare che qui si innamorò di Fiammetta, la bellissima Maria d'Aquino, figlia del re Roberto d'Angiò, sua musa ispiratrice, dopo averla vista nella basilica durante la messa del sabato santo del 1334.

A partire dal XVI secolo la basilica è stata poi oggetto di numerosi rimaneggiamenti dovuti anche ai danni dei terremoti o ai fatti storici che colpirono la città ed in particolare il convento; il chiostro divenne infatti deposito di armi dei Viceré spagnoli e nel 1547 il campanile fu posto sotto assedio dal popolo nella rivolta contro Pedro de Toledo. Altri eventi si ebbero poi anche nel secolo successivo, come nel 1647 quando i seguaci di Masaniello presero d'assalto la torre campanaria utilizzandola come avamposto di artiglieria contro gli spagnoli. I lavori di adeguamento, ad opera di architetti locali, previdero in questo secolo e nel XVIII rifacimenti barocchi, i quali interessarono in particolar modo la facciata della chiesa che fu totalmente rifatta nel 1742.

A partire dal 1882 i restauri, più volte interrotti e ripresi, sino all'ultimo, terminato nella seconda metà del XX secolo, cancellarono progressivamente le aggiunte barocche, ad eccezione della facciata e della controfacciata, opera di Ferdinando Sanfelice, della cappella Cacace e del cappellone di Sant'Antonio, opera di Cosimo Fanzago.

Tra gli anni cinquanta e anni sessanta del Novecento furono eseguite opere di consolidamento da Rusconi per bloccare il crollo delle mura attraverso un contrafforte e opere di cemento armato.
Il portale gotico, probabilmente eseguito con la collaborazione di maestri toscani, offre alla vista gli originari battenti lignei trecenteschi, ciascuno suddiviso in 48 riquadri in un discreto stato di conservazione. La facciata invece risale al 1742 in piena epoca barocca ed è opera del Sanfelice.

Di notevole interesse è il campanile, del secolo XV, di forma quasi quadrata ed a quattro piani, eretto a più riprese, in sostituzione di quello preesistente.

La basilica ha una pianta a croce latina con cappelle laterali aperte da archi acuti che si aprono sull'unica navata coperta, così come il transetto, a capriate.

La controfacciata è in stile barocco, evidenziando come i lavori del Sanfelice del 1742 non avessero interessato solo l'aspetto esterno della chiesa, ma tutta la struttura portante, con conseguente rimaneggiamento anche della parete interna.

Le cappelle sono otto sul lato sinistro e nove in quello destro, eterogenee per gusto e dimensione, in particolar modo le prime della navata, comunque non tutte riempite di opere al loro interno. Queste vedono principalmente il dominio del gotico, i cui lavori decorativi interni sono stati eseguiti da artisti di scuola francese o napoletana; altre cappelle sono sostanzialmente spoglie, talune conservano pochi frammenti di cicli di affreschi trecenteschi, altre ancora invece fanno parte dei rimaneggiamenti avvenuti nei secoli successivi all'edificazione della chiesa esponendo quindi opere di matrice barocca napoletana, come la terza cappella di destra, la seconda e terza di sinistra (che costituisce un unico ambiente) e il cappellone di Sant'Antonio, sul transetto sinistro.

Nella basilica erano presenti in origine le due tavole di Colantonio, San Gerolamo nello studio del 1444 circa e la Consegna della regola francescana, del 1445 circa, e nell'ottava cappella a destra, il San Ludovico di Tolosa incorona il fratello Roberto d'Angiò di Simone Martini del 1317, poi tutte confluite al museo nazionale di Capodimonte. All'interno trovano inoltre sepoltura diverse illustri personalità della storia napoletana: il filosofo e commediografo Giovanni Battista Della Porta, il cui monumento è nella controfacciata, Giovanni Barrile, letterato amico del Petrarca, nel deambulatorio, il marchese Giovanni Battista Manso e l'insigne musicista Francesco Durante.

Tra le cappelle laterali di sinistra, vanno ricordate:I cappella: monumenti sepolcrali alla famiglia Carmignano dal XIV al XVIII secolo,II cappella: presenta rifacimenti in marmo di gusto barocco eseguiti da Giorgio Marmorano, che per la cappella eseguì anche l'altare maggiore; la pala d'altare dell'Immacolata è invece di Paolo Finoglia,IV cappella: ospita un'Adorazione dei Magi di Marco dal Pino eseguita tra il 1551 e 1568 per la chiesa del Gesù Vecchio, successivamente poi spostata all'interno della basilica di San Lorenzo, sicuramente già in cappella dal 1845,V cappella: costituisce il corridoio d'uscita laterale della chiesa, su via dei Tribunali, ai lati del quale vi sono due monumenti funebri del primo quarto del Cinquecento atribuiti a Giovan Tommaso Malvito,VI cappella: monumenti funebri alla famiglia Pignone,VIII cappella: monumenti funebri trecenteschi di Romolo Balsimelli a Vito Pisanelli e Giacomo PisanelliTra le cappelle di destra, si ricordano: I-II cappella: vi domina il monumento sepolcrale di Ludovico Aldomorisco, consigliere del re Ladislao di Durazzo, di gusto tardo-gotico appartiene allo scultore Antonio Baboccio da Piperno e fu questo, eseguito nel 1421, l'ultimo suo lavoro documentato; III cappella (Cacace): è in stile barocco decorata da Cosimo Fanzago nella cancellata in ottone d'ingresso e contenente le tombe della famiglia Cacace con busti e statue eseguite da Andrea Bolgi intorno al 1653. Sulla parete frontale vi è una Madonna del Rosario, dipinto di Massimo Stanzione, mentre la volta è affrescata da Niccolò de Simone; IV cappella: contiene un pregevole polittico rinascimentale in terracotta di Domenico Napoletano con scene della Madonna col Bambino e san Rocco e Marco, e più in alto una Pietà; V cappella: contiene affreschi di Onofrio de Lione e Luigi Rodriguez.

Il transetto della chiesa vede nel lato sinistro, ai lati dei due monumenti funebri della seconda metà del XIV secolo a Carlo di Durazzo e Roberto d'Artois e Giovanna di Durazzo, il cappellone di Sant'Antonio. Maestosamente barocco nell'esecuzione di Cosimo Fanzago, del 1638, nel cappellone trovano alloggio dipinti di Francesco Di Maria con il Redentore a sinistra e l'Assunta a destra, nonché due tele di Mattia Preti, Madonna col Bambino e sante francescane e Crocifisso addorato da San Francesco; al centro invece la tavola del 1438 di Leonardo da Besozzo del Sant'Antonio e angeli, la cui figura del santo fu rifatta da ignoto maestro sempre del XV secolo.
Nel transetto destro sono conservate diverse testimonianze pittoriche risalenti alle origini della chiesa. Cicli di affreschi trecenteschi di Montano d'Arezzo sono infatti visibili, mentre diverse sono le sculture risalenti a questo secolo come il Monumento funerario di Carlo di Durazzo, fatto giustiziare nel 1348 dal re Luigi d'Ungheria (l'iscrizione posta di fronte al sarcofago riporta per errore la data 1347). Del Cinquecento invece sono i monumenti sepolcrali alla famiglia Cicinelli di Salvatore Caccavello (allievo e parente di Annibale Caccavello) ed un altorilievo di Giovanni da Nola con Madonna col Bambino ed Angeli, in origine posizionati nella parte alta dell'altare maggiore della stessa basilica, ed il sepolcro di Giovanni Antonio Pisanello.

La magnifica zona absidale di fine XIII secolo è un esempio chiaro della profonda impronta che lascia il gotico francese sulla basilica, unicum architettonico in Italia, con un alto presbiterio a costoloni slanciato da dieci pilastri polistili che aprono arcate dietro le quali scorre il notevole deambulatorio a volte a crociera, su cui a loro volta si affacciano nove cappelle, quadrate le prime due alle estremità e poligonali le altre che ruotano alle spalle dell'abside. Non c'è unanimità fra i vari studiosi circa l'attribuzione di questa parte importante della basilica: secondo il Vasari l'autore sarebbe Nicola Pisano, per Gaetano Filangieri junior invece Arnolfo di Cambio, secondo altri, per alcune analogie costruttive stilistiche con la chiesa di Santa Maria Donnaregina l'attribuzione sarebbe da ascriversi proprio all'architetto francese che edificò quest'ultima.

L'altare maggiore, opera di epoca rinascimentale tra le più belle presenti a Napoli, è dello scultore napoletano Giovanni da Nola. Sono visibili nella parte superiore le statue dei santi Lorenzo, Antonio e Francesco, mentre sulla parete inferiore lo scultore raffigurò Il Martirio di San Lorenzo, San Francesco con il lupo di Gubbio e Sant'Antonio che parla ai pesci, in uno sfondo in cui è rappresentata la città all'epoca rinascimentale che rende l'opera di grande valore, documentario oltre che artistico.

All'altezza della prima arcata sul lato destro, al lato dell'altare maggiore del da Nola, si trova il Sepolcro di Caterina d'Austria, prima moglie del duca Carlo di Calabria, figlio di re Roberto d'Angiò. L'opera scultorea è di fatto la prima opera napoletana di Tino di Camaino. Di fronte, nella prima cappella a destra del deambulatorio sono presenti affreschi di ignoti giotteschi di fine Duecento inizio Trecento con Storie della Maddalena; dalla cappella si accede alla cinquecentesca sacrestia, con affreschi di Luigi Rodriguez che si collega a sua volta con la sala Capitolare del convento. Continuando nel deambulatorio, le altre cappelle presentano pressoché tutte frammenti di monumenti sepolcrali e latre tombali del XIV e XV secolo. Nella sesta cappella, dei Barrile, sono presenti lastre tombali della famiglia e affreschi su Storie della Vergine databili intorno al secondo quarto del Trecento del Maestro di Giovanni Barrile. La nona cappella, quindi la prima del deambulatorio partendo da sinistra, presenta i monumenti funebri trecenteschi a Leone Folliero e Maria di Durazzo, figlia di Carlo morta nel 1371 a soli tre anni.

Adiacente alla chiesa si sviluppano le sale conventuali della basilica, che ospitano il museo dell'Opera omonimo.
Sulla facciata del convento, il portale marmoreo è della seconda metà del Quattrocento, sormontato da un balconcino di fine Seicento di Lorenzo Vaccaro; ancora sopra, dal XIX secolo, sono esposti gli stemmi della città e dei sedili di Napoli, cioè parlamenti rappresentativi con funzioni amministrative, giuridiche e giudiziarie, che riunivano i delegati dei vari rioni a partire dal XIII secolo e per oltre cinque secoli. Tali seggi rappresentavano una sorta di circoscrizione dell'epoca alle quali solo per le famiglie nobili era concesso iscriversi; tuttavia, grazie a delle rivolte di piazza del XV secolo, il popolo napoletano riuscì a costituire un sedile dedicato a loro avendo quindi la possibilità, anche se di fatto non aveva alcun potere, di presiedere alle sedute.

Gli stemmi dei seggi, visibili sulla facciata esterna del complesso, sono:il cavallo (a ore 1): sedile del Nilo, la figura umana (a ore 3): sedile di Porto, la porta d'oro (a ore 5): sedile di Portanova, la P (che sta per Populus, a ore 6): sedile del Popolo, la Y (a ore 7): sedile di Forcella, l'immagine dei monti (a ore 9): sedile di Montagna, il cavallo (a ore 11): sedile di Capuana.

La sala Capitolare, ricoperta di volte a vela, realizzata durante il periodo svevo (1234-1266), fu affrescata da Luigi Rodriguez nel 1608, il quale vi raffigurò, tra l'altro, L'albero francescano in cui è rappresentato sostanzialmente l'albero "genealogico" dei papi, santi, cardinali, dottori appartenenti all'ordine religioso.
Nella sala si svolgevano le riunioni dei frati che discutevano sulle decisioni da prendere legate al funzionamento del monastero ed inoltre costituivano assemblea i seggi cittadini.

Accessibile tramite il chiostro di San Lorenzo, la grande sala Sisto V (lunga 40 metri e larga 10), o refettorio, come per la sala capitolare, venne affrescata da Luigi Rodriguez intorno al XVII secolo. Tali affreschi, circondati da altri quattro che raffigurano Virtù minori, rappresentano le Sette virtù reali, mentre nelle lunette sono raffigurate le Province napoletane. Queste opere attribuivano il "merito di governare" il Regno solo a coloro che rispettavano queste virtù.

Nel 1442 la sala divenne sede del parlamento napoletano, mentre l'anno seguente Alfonso I di Napoli riconobbe suo figlio, illegittimo, Ferrante I come erede al trono di Napoli.
Adiacente alla sala Capitolare, è il chiostro di San Lorenzo Maggiore, importante testimonianza di epoca settecentesca con un pregevole pozzo di marmo e piperno scolpito da Cosimo Fanzago.

All'interno del convento è ospitato il museo dell'Opera, che espone antichi costumi ed arredi del convento con le private collezioni pittoriche, e l'area archeologica greca, risalente alla Neapolis che vedeva sorgere in quella piazza l'antica agorà.