Вместе с Сикстом II и Ипполитом мученик представлен в процессии святых на мозаиках базилики Сант-Аполлинаре-Нуово, созданных при архиепископе Агнелле (557–570 гг.). В отличие от других мучеников, одетых в белое, Лаврентий изображён в золотой тунике под белым плащом. Сведения о почитании Лаврентия в Южной Италии также относятся к V–VI вв. Исследователям  известно об изображении мученика на утраченных ныне мозаиках церкви в селении Сан-Приско близ Капуи (V–VI вв.). Во время епископства Иоанна II (535 – 558/559 гг.) при его дворце в Неаполе была построена базилика Лаврентия (Сан-Лоренцо-Маджоре; в 1234 г. церковь была передана францисканцам, которые возвели на её месте существующий ныне готический храм). Среди итальянских церквей, освящённых во имя Лаврентия, – кафедральный собор в Тиволи, который впервые упоминается в жизнеописании папы Льва III (795–816 гг.). В X–XI вв. был основан собор Сан-Лоренцо в Перудже, а в 1118 г. папа Геласий II (1118–1119 гг.) освятил кафедральный собор во имя Лаврентия в Генуе. После основания епископской кафедры в Витербо (1192 г.) городская церковь во имя Лаврентия получила статус собора. В Галлии культ Лаврентия появился не позднее V в. и вскоре получил широкое распространение. Дукс Викторий, наместник вестготского короля Эвриха (466–484 гг.), построил церковь святых Лаврентия и Германа в Ликаниаке (ныне Сен-Жермен-Ламброн, департамент Пюи-де-Дом). Базилика во имя мученика находилась также в Арверне (ныне Клермон-Ферран), в ней был похоронен епископ Галл (ум. в 551 г.). Среди храмов, основанных Туронским (Турским) епископом Перпетуем, была базилика в честь Лаврентия на горе Лавдиак (ныне Монлуи-сюр-Луар, департамент Эндр и Луара). При базилике Лаврентия в Паризиях (ныне церковь Сен-Лоран в Париже) существовал монастырь. В честь мученика была названа одна из церквей монастыря Фонтанелла (Сен-Вандрий), основанного в 645 г. святым Вандрегизилом. До эпохи Каролингов в Римской церкви действовал запрет на отделение частиц от мощей святых. Папа Римский Гормизд (514–523 гг.) отказал наследнику императорского престола Юстиниану (впоследствии император Юстиниан I Великий), просившему у него частицы мощей апостолов Петра и Павла и Лаврентия. Понтифик заявил, что разделение мощей противоречит римским обычаям. Это мнение разделял и папа Григорий I Великий. По его словам, свидетели случайного вскрытия гробницы Лаврентия были наказаны смертью. Вместо мощей просители получали из Рима «вторичные реликвии», например, освящённое масло из усыпальниц мучеников. В церкви Сан-Лоренцо-ин-Лючина хранилась решётка, на которой, по преданию, был казнён Лаврентий; фрагмент этой решётки папа Гормизд послал Юстиниану I Великому.