Иконографические памятники не позволяют исследователям проследить формирование легенды о гибели Лаврентия. Самые ранние изображения мученика сохранились на медальонах, выполненных римскими мастерами IV–V вв. в технике «золотое стекло» (между двумя слоями стекла помещали тонкий золотой лист с прорезным изображением). На них Лаврентий представлен без атрибутов мученической смерти, обычно вместе с апостолами Петром и Павлом, Киприаном Карфагенским, Сикстом II или Ипполитом. На мозаиках оратория при церкви Святого Креста в Равенне, известного как мавзолей Галлы Плацидии (первая половина V в.), изображён мученик с процессиональным крестом и раскрытой книгой, шествующий на фоне ложа-решётки, под которым пылает огонь. Принято считать, что этот мученик – Лаврентий, но высказывались и другие мнения. На фреске в катакомбах Сан-Сенаторе в Альбано-Лациале (конец V в.) Лаврентий представлен вместе с предстоящими Христу апостолами Петром и Павлом и мучеником Смарагдом; в руке у него крест и книга. Таким образом, самые ранние изображения Лаврентия с атрибутами мученической смерти относятся к V в. (сцена казни Лаврентия в присутствии императора была представлена на утраченном ныне бронзовом медальоне Суцессы (IV в.?), но подлинность медальона остаётся под вопросом). На мозаике VI в. в базилике Сан-Лоренцо-фуори-ле-Мура в раскрытой книге, которую держит Лаврентий, помещён текст Пс. 111:9 («Dispersit dedit pauperibus»). Этот стих, указывавший на обязанности диакона и на обстоятельства гибели Лаврентия, использовался в литургических песнопениях в честь мученика. Самые ранние изображения казни Лаврентия исследователи относят к эпохе Каролингов, например, фреска в крипте аббата Епифания в монастыре Сан-Винченцо-аль-Вольтурно (вторая четверть IX в.) и миниатюра в Сакраментарии Дрогона Мецского (середине IX в.). В Средние века на Западе получили широкое распространение различные версии предания о Лаврентии. Мученика нередко представляли образцовым служителем церкви и её защитником от посягательств алчных правителей. Актуальность такой трактовки образа Лаврентия была связана с конфликтами между католической церковью и светскими монархами. Исследователям известны многочисленные редакции «Мученичества Лаврентия», на которых основаны сказания о мученике в «исторических» мартирологах эпохи Каролингов. Так, самое подробное сказание в мартирологе Адона Вьеннского исследователи считают эпитомой соответствующих глав «Мученичества» Полихрония. На этом источнике основана также древнеанглийская версия «Мученичества Лаврентия» в составе первой серии «Католических проповедей» аббата Эльфрика (конец X в.). Стихотворное переложение легенды о Лаврентии и других мучеников, пострадавших с ним, включено Флодоардом Реймсским в поэму «Победы Христа в Италии».