Dopo una fase paleocristiana (reperti archeologici del III e IV secolo) alcune sepolture ed anfore documentano il V e VI secolo, epoca di probabile fondazione del cenobio di San Lorenzo. Secondo la tesi più accreditata vi fu, in questa fase e per tutto l'alto medioevo, l'adozione della regola di San Basilio.

L'insediamento dei monaci di Lerins nel 1127, in un cenobio sicuramente benedettino, forse dall'XI secolo, costituisce il primo elemento storico documentato.

Nei secoli successivi la chiesa è stata la parrocchia del borgo e il centro della vita ecclesiale di Varigotti sino al 1586, data in cui la sede parrocchiale viene trasferita nella nuova chiesa di S. Antonio, in riva al mare, a ponente.

San Lorenzo vecchia mantenne la funzione di cappella cimiteriale, con inumazioni nello spazio antistante fino al 1719. Successivamente inizia un periodo di lenta e progressiva decadenza, con un degrado costante, ma senza un reale abbandono, per la tradizionale devozione al santo patrono, per cui rimane meta della processione delle Rogazioni.

Durante la seconda guerra mondiale una bomba sganciata da aerei inglesi nel luglio del 1944, provoca lo sfondamento del tetto ed il crollo delle volte e di parte della muratura. Dal 1947 al 1952 si realizzano lavori di restauro per evitarne la completa rovina.

Dalla seconda metà degli anni 50 un sacerdote milanese, don Luigi Giussani, vi portò spesso i suoi ragazzi, iniziando di fatto un percorso spirituale che diverrà negli anni successivi un movimento ecclesiale di portata nazionale ed internazionale, noto come "Comunione e Liberazione".

All'inizio degli anni '90 l'edificio versava in condizioni pietose, sia per l’usura del tempo che per fatti di vandalismo. Nel 1995 nasce, dalla volontà di pochi e dal consenso di molti, la "Associazione Amici di San Lorenzo", con l'obbiettivo di risvegliare l'attenzione dell'opinione pubblica per promuovere il risanamento ed il restauro della chiesa.

Negli anni successivi, affiancado la parrocchia, proprietaria della chiesa, si ottengono dalla Regione Liguria, tramite la Sovraintendenza per i beni architettonici e del paesaggio della Liguria, i fondi necessari per la nuova copertura, il consolidamento della parte muraria, la pavimentazione e la chiusura di porte e fenestrature. I lavori, progettati da un gruppo di architetti soci dell'Associazione, iniziati nell'ottobre 1995, vengono ultimati nel 1997 (vedi il filmato relativo, contenuto nel DVD distribuito ai soci e disponibile a richiesta).

Nello stesso periodo l'Associazione ha promosso e finanziato scavi archeologici, effettuati da ricercatori del Museo del Finale, dall'Università di Pisa e di un paleontopologo canadese. Negli anni seguenti L'Associazione, corrispondendo ai suoi fini statutari, volti a sostenere e promuovere le opportune azioni per garantire la manutenzione dell'edificio, ha provveduto al  rifacimento di parti crollate dei muri a secco, alla sistemazione del sentiero e del piazzale antistante.

D'intesa con la Parrocchia e con il sostegno delle Sovraintendenze Regionali e del Comune di Finale, sono in fase progettuale la definitiva recinzione dello spazio antistante la chiesa, la regolamentazione delle acque meteoriche, la fornitura di energia elettrica ed acqua, per la tanto auspicata illuminazione dell'edificio e la più adeguata e tempestiva possibilità di effettuare i lavori necessari.