Roboty nie wyszły jednak poza fundamenty. W tym czasie do Turynu przybyli ojcowie teatyni. W 1666 roku książę Sabaudii Karol Emanuel II zaprosił do Turynu teatyna Guarino Guariniego i zlecił mu na budowę nowego kościoła pod wezwaniem św. Wawrzyńca. Inauguracja kościoła miała miejsce 12 maja 1680 roku, po ponad 13 latach od rozpoczęcia budowy. Inauguracyjną mszę świętą celebrował sam Guarino Guarini w obecności całego dworu sabaudzkiego.
Guarini zmarł w Mediolanie w 1683 roku, w wieku 59 lat.
W 1827 roku kościół został odnowiony przez braci Fea na zlecenie króla Karola Feliksa.
W 1846 roku Antonio DePuy zbudował przed kościołem, na miejscu dawnego Kościoła Matki Bożej przy Żłóbku, oratorium Matki Boskiej Bolesnej (Oratorio dell'Addolorata).
Silnej konstrukcji zawdzięcza kościół fakt, iż nie ucierpiał podczas bombardowania w czasie II wojny światowej.
Został odrestaurowany z okazji dwóch publicznych pokazów Świętego Całunu, które miały miejsce w roku 1998 i 2000.