В Риме Лаврентия почитали как покровителя города вместе с апостолами Петром и Павлом. Пруденций связывал торжество христианства в Риме с мученичеством Лаврентия. Августин Блаженный выделял среди многочисленных святынь Рима гробницы апостолов Петра и Павла и Лаврентия. Диакон из Галлии, который в VI в. совершил паломничество в Рим, посетил гробницы апостолов Петра и Павла, Лаврентия и «остальных (мучеников), своей кровью прославивших Рим». По словам папы Льва I Великого, Лаврентий прославил Рим мученическим подвигом, как раньше святой Стефан прославил Иерусалим. Подчёркивая значимость почитания Лаврентия для всего латинского Запада, Августин Блаженный утверждал: «Невозможно затмить Рим, невозможно затмить и венец Лаврентия». В конце VI в. о Лаврентии, как о самом известном римском мученике, упоминал Венанций Фортунат в перечислении наиболее чтимых святых. Литургическое почитание Лаврентия сформировалось в Риме и получило широкое распространение на латинском Западе. В начале V в. Августин Блаженный призывал жителей Карфагена присоединиться к римлянам в праздновании памяти мученика. Пруденций советовал епископу Калагурриса (ныне Калаорра, Испания) ввести обычай поминовения мученика Ипполита, пострадавшего с Лаврентием. Позднее автор проповеди, которую приписывали Петру Хрисологу, утверждал, что о подвиге Лаврентия знали в каждом уголке Римской империи. По данным «Depositio martyrum», уже в середине IV в. в Риме совершалось литургическое поминовение Сикста II с диаконами Фелициссимом и Агапитом (6 августа), Лаврентия (10 августа) и Ипполита (13 августа). Исследователи полагают, что с этой группой праздников было связано и поминовение мучеников Абдона и Сеннена (30 июля). Дни памяти этих святых указаны также в Мартирологе Иеронима Стридонского, при составлении которого, скорее всего, как полагают исследователи, был использован римский календарь первой половины V в. Кроме основного праздника в честь Лаврентия, в мартирологе упомянуты и другие дни памяти мученика, связанные с освящением в его честь храмов в Арреции (ныне Ареццо) и в Форуме Семпрония (ныне Фоссомброне). По свидетельству Августина Блаженного, в Риме поминовение Лаврентия считалось большим праздником и сопровождалось стечением народа. О праздновании памяти мученика упоминается в Житии святой Мелании Младшей (около 385 – 439 гг.), составленном палестинским монахом Геронтием. Во время беременности Мелания, супруга сенатора Валерия, хотела присутствовать на ночном богослужении у гробницы Лаврентия, но родственники не позволили ей это сделать. Поэтому Мелания всю ночь молилась в домашнем оратории, а утром отправилась в «мартирий». Вернувшись домой, она преждевременно родила ребёнка. Имя Лаврентия включено в раздел «Communicantes» в каноне мессы, получившем окончательный вид не позднее VI в. Исследователи отмечают, что самые ранние богослужебные тексты, связанные с почитанием Лаврентия, сохранились в Веронском Сакраментарии: 13 вариантов проприя мессы в день памяти мученика (в каждом формуляре от двух до пяти молитв), а также проприй мессы в октаву праздника.