Possiamo ritenere che Lorenzo sia stato decapitato come Sisto II, Cipriano e tanti altri. Il corpo viene deposto poi in una tomba sulla via Tiburtina.
Il titolo della chiesa ricorda il martire tiburtino, che secondo le fonti venne sepolto al XVIII miglio della Via Tiburtina e di cui si rinvenne il sepolcro presso Montecelio.
Nella chiesa, oltre a San Vincenzo venivano venerati San Sebastiano e Santa Sinforosa.
La chiesa di seguito sconsacrata, venne trasformata in teatro, il cui palcoscenico venne sistemato nell’abside. Il portale era in marmo bianco.