San Lorenzo es el único templo plenamente gótico que se ha conservado en Tarragona. La estructura actual responde a la reedificación hecha en 1362. Se trata de una construcción sencilla en planta de salón casi cuadrada que se divide en cuatro tramos separados por tres arcos diafragma que sostienen un tejado de madera a dos aguas. Las cuatro capillas de la epístola son góticas, y la que cobija el Santo Sepulcro está cubierta con una bóveda de crucería y muestra una ventana con calado trilobulado. El interior del edificio conserva dos obras medievales procedentes del desaparecido santuario de Santa Magdalena: el magnífico retablo de San Lorenzo y un notable cáliz que pertenece al gótico tardío.
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