Nel 1209 la chiesa dei Benedettini era di fattura assai modesta, tanto che, verso il 1278 furono iniziati nuovi lavori. Nel Trecento e nel Quattrocento furono apportate varie modifiche alla chiesa e al monastero; nel 1470 Giuliano da Maiano disegnò il nuovo chiostro, iniziato a costruire nel 1489. A partire dal 1565, la struttura della chiesa, subì radicali modifiche, su progetto di G.Vasari, ma non vennero mai portate a compimento. Il campanile ottagonale, di epoca barocca fu progettato dall'Abate Gregorio Ricciardetti nel 1650. Oggi, l'aspetto della chiesa tra il gotico e il rinascimentale, è il frutto dei restauri avvenuti nel 1914. La pianta è a tre navate, con tre pilastri e quattro campate; di ispirazione veneta (S.Salvatore a Venezia o S.Giustina a Padova). Tra le opere presenti internamente si ricorda un Crocifisso ligneo scolpito tra il 1504 - 1510 da Baccio da Montelupo; il Crocifisso dipinto da Segna di Bonaventura; l'altare maggiore realizzato dal Vasari tra il 1560 - 1564 con al centro il dipinto vasariano di Gesù che chiama all'apostolato Pietro e Andrea. La finta cupola dipinta nel 1702 da Andrea Pozzo rappresenta un'incantevole esempio di illusione prospettica; mentre il dipinto più importante, che si trova sul lato destro, della porta di ingresso,è quello affrescato da Bartolomeo della Gatta nel 1476 raffigurante S.Lorenzo.