L'interno della chiesa è di forma basilicale a tre navate, divise da cinque colonne cilindriche in pietra tagliata a cuneo. Nella stessa maniera sono costruiti i piloni dell'arco principale e le antiche mensole che sovrastano le volte rifatte delle due navate laterali.
La navata centrale è sopraelevata; gli archi di valico sono involtati a tutto sesto meno due, il terzo ed il quarto di sinistra, che sono a sesto acuto. Le coperture sono quasi interamente a crociera.
Nella navata di sinistra il Battistero del 1572, fatto innalzare dall'Abate Commendatario Mons. Giulio Parisiani.
La parte inferiore è costituita da un cippo circolare, spartito da cinque infossature, che risale indubbiamente ad epoca anteriore, se non classica come alcuni vogliono, facilmente all'età romanica. La costruzione lignea è del tempo; ha la forma di edificio ecclesiastico ed è lavoro molto accurato. Sulla porticina bella tela del Battesimo di Gesù. Una conca circolare in pietra fa da raccordo alle due parti.
Elevata su dodici gradini la Tribuna, vasta tanto da formare una grande aula quasi quadrata con volta terminata a peducci.
In origine anche la tribuna era decorata con colonne in continuazione di quelle della navata di sotto, ma furono abbattute nel 1625 dall'Abate Commendatario Mons. Ceuli per dare più spazio alla chiesa superiore. Lo stesso abate fece aprire le finestre per dare più luce.
L'altar maggiore non ha alcun pregio artistico. È del secolo XVIII, costruito in muratura e dipinto in finto marmo. Nell'urna sotto la mensa sono le reliquie dei santi Ippolito e Giustino, martiri settempedani.
Il Coro invece è un buon lavoro in noce del XVI e XVII secolo. Curioso il piazzamento dell'organo al posto dello stallo abbaziale.
Sulla parete di sinistra un antico Crocifisso proveniente dalla vetusta chiesa abaziale di S. Michele in Domora, qui trasportato dai monaci nel 1393 quando quella abbazia si riunì a questa di San Lorenzo. L'ornato che lo racchiude è dello scultore Venanzio Bigioli.
Sulla parete di fronte, troppo in alto in verità per essere ammirata, bell'immagine di San Lorenzo del Pomarancio, racchiusa in una mirabile cornice in legno dorato del secolo XVIII. Inoltre una copia della tavola di Lorenzo d'Alessandro, rappresentante la Natività, ora in Pinacoteca.
Sulla sinistra si apre la cappella di S. Filomena vergine settempedana dei primi secoli del cristianesimo. Da qui si passa nella Sacrestia, un'ampia costruzione della fine del XIII secolo. Si sviluppa in due campate quasi quadrate, delimitate da un grande arco acuto, poggiato su due peducci laterali. La copertura è a crociera, su costoloni in cotto. L'aula era un tempo interamente affrescata sia nella volta che nelle pareti.
L'affresco centrale di Lorenzo Salimbeni, firmato e datato al 1407, rappresenta una Crocifissione, quasi interamente distrutta. A sinistra S. Bernardo, S. Eustachio e S. Lorenzo. Notare la mirabile colorazione propria dei fratelli Salimbeni: la dalmatica di S. Lorenzo diventa argentea e vi si rivelano certi toni diafani chiari, oltre alle consuete tonalità in fragola e in marrone.