Próxima a la iglesia de San Felices, la de San Lorenzo se halla todavía más alejada del núcleo urbano remontando el curso del río Cadenas. El único documento que hace referencia al templo data de 1125 pero da cuenta de un error, ya que aparece tachado el nombre de San Lorenzo en la confirmación por Alfonso I de los bienes situados en Uncastillo que Sancho Ramírez había otorgado al monasterio gascón de la Selva Mayor. En la actualidad únicamente subsisten restos de su fachada principal, la portada y el arranque de algunos muros a diversas alturas, si bien el daño principal en el templo no parece ser reciente, puesto que ya en el siglo XVII, según la descripción de Labaña, hay noticias de que la construcción estaba “medio arruinada”. En la actualidad se ha llevado a cabo una consolidación de importancia patrocinada por la Fundación Uncastillo en la que se han recrecido un metro aproximadamente los muros perimetrales con hormigón para completar la reconstrucción hipotética y las formas originales, una vez alcanzado un acuerdo con sus propietarios. Se aprecia un cuidado por los detalles, como el recubrimiento con chapa de zinc del tejadillo a una sola agua que surge sobre la portada de acceso en el muro meridional. Originalmente constaba de planta rectangular de nave única dividida en cuatro tramos diferenciados por arcos fajones, rematada con un ábside semicircular en la cabecera y una torre en la zona de los pies, de la que subsisten todavía restos de la escalera de caracol. Se trata de una construcción realizada en piedra sillar de mediano tamaño con unas alturas de hiladas que oscilan entre los 25 y los 35 cm según los tramos. Las evidencias de los restos conservados parecen indicar que el sistema de cubierta sería probablemente una bóveda de cañón, quizás apuntado, reforzada por los citados cuatro arcos fajones que descansarían en columnillas adosadas al muro. Según algunos autores, esta forma característica relacionaría la iglesia con los templos de San Felices y San Miguel, contemporáneas también en el tiempo. De hecho, el trabajo escultórico de la zona de la portada principal es también similar a las mencionadas iglesias, especialmente al templo de San Felices en lo relativo al trabajo de la piedra y a la minuciosidad de los detalles. Del conjunto original del inmueble tan sólo se conserva el lienzo sur, prácticamente completo, algunas zonas de la curvatura del ábside y restos de la necrópolis anexa, si bien dos de sus capiteles primigenios, de bella factura y un trabajo minucioso en cuanto a la labra se encuentran reubicados en la actualidad en una de las ventanas de la llamada Casa López de la localidad. Las medidas totales de la planta original eran de 23,4 m de longitud por 5,85 m de anchura según las medidas tomadas a partir de la reconstrucción de la misma. La decoración conservada se encarga de enriquecer la portada principal, enmarcada por la presencia de dos contrafuertes de sección rectangular y protegida por un tejadillo de breve vuelo que se apoya sobre una serie de seis sencillos canecillos, cada uno de ellos individualizado y tratado de manera diferente al resto, que estuvieron ornamentados con cabezas de animales hoy muy deterioradas. La portada cuenta con un abocinamiento notable, apareciendo dos arquivoltas propiamente dichas y una serie de molduras de enmarque que protegen el tímpano semicircular. El tímpano está orlado por una moldura con decoración de botones de ocho gallones; viene a continuación la arquivolta interior en grueso toro flanqueado por dos medias cañas con botones del mismo tipo un poco mayores; la arquivolta exterior, igualmente en forma de toro, carece de ornato en las medias cañas adyacentes. Apearon las arquivoltas las correspondientes columnas, de fustes cilíndricos monolíticos; hubo cuatro y se conserva sólo una, la exterior oriental, con capitel decorado con un fiero león de cuerpo entero que voltea una figura humana cuya cintura sujeta entre sus fauces. Entre las columnas principales las esquinas fueron redondeadas en los propios sillares, a manera de falsas columnas, siguiendo una solución habitual en el románico tardío. Los cimacios continuos se adornan con una secuencia de palmetas inscritas de buena mano. Destaca el relieve del tímpano, hoy notablemente dañado por el paso del tiempo y las inclemencias meteorológicas, en el que se representa el martirio del santo titular. Vemos a San Lorenzo tumbado sobre una parrilla en forma de lecho y juntando las manos en oración. Lleva los pies descalzos, mientras un vestido talar le cubre el resto del cuerpo y porta estola ribeteada en los extremos. Parece dirigir su mirada al crismón que ocupa la parte central superior del tímpano, con seis brazos ensanchados y travesaño central, muy deteriorado. El crismón cumple aquí la función de la Dextera Domini, como en otras representaciones románicas de martirio. En la cabecera de la parrilla, por detrás de la cabeza del mártir, un verdugo parece avivar el fuego, mientras otro personaje junto al crismón lleva algo en la mano que, según García Lloret, será la horca con la que sujeta al ajusticiado, aunque está muy perdido dado el intenso grado de meteorización que ha sufrido la piedra. Otros tres personajes ocupan la zona de los pies del santo, uno de ellos sentado (el prefecto que ordenó el castigo o el propio emperador Valeriano) y los otros de pie. El tímpano se ve sostenido por dos ménsulas con cabezas de monstruos devoradoras que parecen inspirarse en las de la antigua puerta de la catedral de Pamplona (hoy en el Museo de Navarra) por el modo como sujetan con sus dientes de sierra los cuerpos de las víctimas (especialmente la oriental). Las figuras humanas intentan escapar de sus fauces, creando unas representaciones de notable expresionismo y dinamismo. El estilo de estos relieves ha sido puesto en relación con el taller bearnés que había trabajado en Uncastillo en las magníficas ornamentaciones de Santa María y San Miguel en el tercio central del siglo XII. Destaca el tratamiento de los volúmenes de las cejas o de los mechones de crines y barbas. En la zona interior la iglesia presenta también restos de decoración que se emplazan especialmente en las zonas anejas a la portada de acceso. Así, son visibles un capitel con estilizadas formas vegetales, a la manera de grandes hojas de nervios y lóbulos alternos vueltas en picos con bolas, otro con palmetas inscritas de cuidada plasticidad en el centro de cada cara (que debió de servir de modelo a obras posteriores cercanas como San Miguel de Cheulas en El Frago) y una franja de ajedrezado de tres hileras de billetes que recorre los muros a la altura de la imposta de la bóveda y de los cimacios de dichos capiteles. En la zona de los pies aparece la escalera de acceso a la torre, la cual se ve interrumpida a mitad, pero sin embargo conserva el acceso en arco de medio punto con cuatro dovelas despiezadas de manera radial y el tímpano ciego sin decoración. A lo largo de los muros interiores también son visibles algunas cruces que ciertos autores han querido relacionar con un posible pasado templario de la fundación arquitectónica. Como ha quedado dicho, algunos capiteles del templo han sido trasladados a una edificación del interior de la localidad, cercana al ayuntamiento. Destaca aquel cuya fotografía fue publicada por Abbad Ríos dedicado al pecado de los primeros padres. Culminaba la columna que sostenía el arco de embocadura del presbiterio, de modo que su iconografía y localización podía parangonarse con temas semejantes en iglesias románicas hispanas y europeas, como Frómista o Loarre. El centro de la cara principal está ocupado por el árbol de la ciencia en el que se enrosca la serpiente que ofrece el fruto a Eva, quien lo toma con su mano izquierda, mientras Adán, que quedaba de cara al altar, se lleva la mano a la garganta. En la otra cara los dos personajes se llevan las manos al vientre como para taparse al descubrir su desnudez. Es un capitel de calidad limitada, con figuras desproporcionadas de rostros regordetes y cabellos y barbas de tratamiento grumoso. En otro capitel, dos jóvenes varones sentados en las es- quinas, vestidos con atuendos talares de cuidadas orlas en cuello, mangas y bajos, portan en la mano izquierda un libro mientras se llevan la derecha al pecho; los enmarcan formas vegetales y entrelazos; su calidad es algo mayor, en la línea de las fórmulas bearnesas que predominan en la portada de Santa María. En consecuencia, la cronología de esta iglesia puede situarse cómodamente en su relación con otras creaciones de tradición languedociana de la localidad, ejecutadas en el tercer cuarto del siglo XII.