Cattedrale di San Lorenzo, o semplicemente duomo di Grosseto, è situata nella principale piazza della città ed è stata edificata tra il 1294 e il 1302 su progetto dell'architetto Sozzo di Rustichino, nel luogo dove precedentemente sorgeva l'alto-medievale pieve di Santa Maria. Lavori di completamento furono poi effettuati tra il 1330 e il 1340, ed infine la struttura fu rifatta nel XVI secolo ad opera di Anton Maria Lari. Ulteriori ristrutturazioni tra il 1840 e il 1865 hanno successivamente modificato l'aspetto rinascimentale dell'edificio, nel tentativo di riportarlo alle primitive forme medievali.

La facciata si presenta sulla scorta del gusto di matrice romanica per la bicromia bianco-rossa (marmo rosso di Caldana) e per le forme goticheggianti; su di essa sono poste le statue dei quattro evangelisti, risalenti al XIV secolo, un bel rosone centrale con la raffigurazione del Redentore, due chioschetti cinquecenteschi laterali, un ballatoio con colonnine originarie, un timpano con immagini religiose (1897) dell'artista Leopoldo Maccari. All'interno sono conservate alcune pregevoli opere, tra cui: un'acquasantiera del 1506; un fonte battesimale di Antonio Ghini; le due vetrate realizzate su disegno di Benvenuto di Giovanni raffiguranti la prima Isaia e Michea, l'Annunciazione, i santi Pietro apostolo e Gerolamo, le sante Caterina d'Alessandria e Maria Maddalena, la seconda la Fede e la Speranza, i santi Michele arcangelo, Giovanni Battista, Bartolomeo apostolo, Ludovico, Lorenzo e Sebastiano; un Crocifisso ligneo policromo della seconda metà del XV secolo; due angeli reggi-candelabro di Domenico Arrighetti; infine, la venerata Madonna delle Grazie, nella cappella sinistra del transetto, parte centrale di una tavola di Matteo di Giovanni, databile al 1470. Molte delle opere d'arte originariamente situate nel duomo sono oggi conservate nel museo d'arte sacra della diocesi di Grosseto.