Estamos ante un monumento que alberga tesoros únicos, como el jardín de boj del claustro que se cree data del siglo XVIII o el retablo mayor de la iglesia, tallado en mármol de carrara y procedente del monasterio de San Francisco de Sevilla. San Lorenzo acogió ocupantes tan ilustres como el arzobispo Pedro Muñiz, tachado de nigromante y amigo de Martín Arias, el emperador Carlos V y hasta una reina reciente, Fabiola de Mora y Aragón esposa del rey Balduíno de Bélgica.
El edificio es de tipología y estilo heterogéneo y está constituido por un único volumen arquitectónico, que amalgama ampliaciones y transformaciones en las que tienen especial importancia los diferentes usos dados al edificio, que dan como resultado una arquitectura de tipo palaciego entremezclada en la propia de un convento.

La iglesia conserva trazas románicas muy remodeladas en los tres primeros tramos de la nave mayor y la portada de acceso en el extremo occidental que antiguamente estaba al descubierto y que hoy se encuentra dentro del zaguán. También románicas son las columnas que sostienen el púlpito y la pila bautismal.
Desde el tercer arco románico hasta la cabecera, toda la iglesia pertenece al siglo XVIII y lo mismo que el claustro es de un estilo barroco que parte de un principio de sencillez y austeridad acorde con la personalidad recoleta del convento. De gran interés arquitectónico es la bóveda plana de la sacristía, obra de fray Manuel de la Peña (1735-1740).

Otros elementos importantes de San Lorenzo, son el retablo mayor y las figuras orantes de los marqueses de Ayamonte situadas sobre sus sepulcros, piezas renacentistas de origen italiano que la duquesa de Medina de las Torres trae de Sevilla durante la conversión del antiguo y ruinoso convento en pazo. El retablo y los sepulcros, que en su origen forman un solo conjunto, datan de 1532 y fueron ejecutados por los escultores italianos Antonio y Giovanni Aprile. Destaca por su gran importancia la imagen de la Virgen de la Silla, de gran tamaño que pertenece a la escuela sevillana y está situada en el retablo del brazo norte del crucero.
Un último elemento a destacar es el jardín del claustro que se cree data del siglo XVIII y es atribuido a algún fraile del convento. Se considera la realización geométrica de boj más importante de España por su simbolismo y antigüedad. El boj invade prácticamente todo el patio del claustro con una composición cuadrangular de carácter heráldico. Completa el conjunto una fuente que se sabe ya existía en el año 1607.
En la robleda exterior puede verse cerca del muro de cierre un crucero datado en 1683, delatando así la existencia de un lugar sagrado no fácil de ver con detalle para los numerosos peregrinos del camino de Finisterre que, en este tramo, bordean el muro del pazo camino del cruce del Sarela por el puente del mismo nombre. En dicho crucero y al pie de uno de los contrafuertes de la fachada del convento, podemos encontrar sendos alquerques, juegos antiguos entre los que es muy popular en Santiago el “Padre, madre, hijo” (o tres en raya) que se encuentra en abundancia tallado en suelos y bancos pétreos por toda la ciudad, destacando los conjuntos de las escaleras del convento de Santa Clara y del entorno de la fachada principal del Seminario Mayor en la plaza de la Azabachería.