La chiesa ha denominazione anche di Collegiata di San Lorenzo. Costruita nella seconda metà del XIII secolo, è ora considerata monumento nazionale.
Nella chiesa si verifica a cadenze fisse il fenomeno della liquefazione del sangue di San Lorenzo martire, un avvenimento che rende la collegiata famosa nel mondo e la rende comparabile al duomo di Napoli, teatro di una più notoria liquefazione: quella del sangue di San Gennaro.

Alcune tradizioni popolari raccontano che nella chiesa siano presenti spettri di martiri cristiani che farebbero guardia al sangue di Lorenzo e che sporadicamente renderebbero evidente la loro presenza, aggiungendo ulteriore tenebrosità al già tetro contesto miracolistico. Per meglio dire, nella chiesa di Santa Maria è conservato un piccolo contenitore di vetro che, secondo la tradizione, raccoglierebbe un insieme di sangue e di grasso, di cenere e di pelle, appartenuto a Lorenzo, un arcidiacono arso vivo sulla graticola in Spagna il 10 agosto del 258 per la sua fede cristiana.

Il fenomeno della liquefazione del composto è citato solo a partire dal principio del 1600 e sarebbe generalmente avvenuto ogni anno nel giorno della festività del santo. La manifestazione dello scioglimento dell’anno 1649 venne descritta dal celebre archeologo ed erudito romano Paolo Aringhi, che ne fu testimone oculare. Egli scrisse nel suo “Roma subterranea”: <<… cominciai ad osservare un movimento nella massa scura, grossi grumi di sangue si staccavano gli uni dagli altri. La massa si muoveva, ma la liquefazione non era ancora completa. Accostandomi al reliquiario, vidi il sangue brillare come fosse proprio allora uscito dalle vene e mi fece senso vedere un pezzo di pelle abbrustolita che galleggiava nel sangue, la cui quantita' era aumentata di volume e giungeva alla metà del contenitore …questo ho veduto e questo hanno veduto tanti altri.>>

Alcune volte la liquefazione è avvenuta fuori dalla data fissata. In ognuno di questi casi lo scioglimento ha coinciso con le guarigioni prodigiose di malati. Per esempio, una manifestazione eclatante e ben documentata si ebbe il cinque marzo del 1915, allorché Teresa Lauretti, una giovane donna morente per complicazioni da parto,  guarì improvvisamente nel corso dello scioglimento ematico. Episodi ripetuti di scioglimento si verificarono nel 1967, quando il sacro contenitore fu trasportato per le celebrazioni devozionali nella basilica di San Lorenzo di Firenze, e nel 1969 durante l’esposizione nella omonima basilica di Milano.