Посвящённый святому Лаврентию кафедральный собор является главным в Гроссето. Строить его начали в конце XIII столетия, а проект разрабатывал сиенский архитектор Соццо ди Рустикини. Храм сменил предыдущую церковь Санта Мария Ассунта. Из-за бесконечных стычек между Сиеной и Гроссето строительство храма затянулось до XV века.
Фасад в романском стиле был отделан красным и белым мрамором – но это не оригинальный вид церкви, а плод реконструкций XVI и XIX столетий, когда зданию были приданы черты ренессанса и барокко. Но кое-где оригинальные декоративные элементы сохранились, например, символы евангелистов. Фасад собора смотрит на восток и имеет три портала. Наверху находится лоджия с междуэтажным карнизом и арками. Над центральной частью фасада красуется тимпан, большое окно-розетка, а также типичные для готики скульптуры. В XVI столетии на тимпане появились два небольших обелиска и пара фонарей. В плане храм представляет фигуру латинского креста, с апсидой и трансептом.
Ценнейшие достопримечательности собора: покрытая изящной резьбой купель XV века и полотно «Мадонна делле Грацие», написанное в 1470 году Маттео ди Джованни. Слева от храма стоит колокольня, построенная в 1402 году и восстановленная в начале прошлого века.