Uważa się, że Birgu jest drugą najstarszą parafią na Malcie, po parafii katedralnej w Mdinie[1][2].

Kaplica San Lorenzo-a-mare (św. Wawrzyńca nad morzem) była prostą kaplicą dedykowaną św. Wawrzyńcowi, a zbudowaną przez hiszpańskich żeglarzy po zajęciu wyspy przez Aragończyków w 1283. Miejsce, gdzie zbudowano kaplicę, znane było jako Ta’Hammuna[3]. Dokładna data nie jest znana z powodu braku dokumentów[4]. Najstarsza zachowana pisemna informacja o świątyni pochodzi z 1436, kiedy biskup Malty, Hiszpan Senatore de Mello di Noto powołał Don Nicholasa de Falsone na proboszcza San Lorenzo-a-mare[2]. W 1505 proboszczem parafii w Birgu mianowany został Don Filip De Guevara. W 1508 rozebrał on małą kaplicę i zbudował większy i ładniejszy kościół[2][4], prawdopodobnie w stylu sykulo-normańskim[2]. Ten właśnie kościół zastali rycerze Zakonu św. Jana po przybyciu na Maltę w 1530. Po osiedleniu się w Birgu, Wielki Mistrz Philippe Villiers de l’Isle Adam ustanowił go pierwszym zakonnym kościołem na Malcie[4][5][6]. Wydzielono w nim kaplice dla poszczególnych langues, jak to było praktykowane na Rodos. Później zrobiono to samo w katedrze św. Jana w Valletcie[7].

W krótkim czasie po przybyciu rycerzy na wyspę, w poniedziałek Wielkanocny 1 kwietnia 1532, kościół doznał mocnych uszkodzeń przez ogień, który wybuchł od zapalonej świecy paschalnej. Spaleniu uległ drewniany sufit oraz inne części. Przepadły w ogniu przepiękne gobeliny, przedstawiające życie Marii Magdaleny. Były one darowizną Wielkiego Mistrza Pierre’a d’Aubusson dla Zakonu, jeszcze na Rodos[4][7].
Niezwłocznie zbudowano kościół na nowo; nowy budynek, w stylu renesansowym[8], był większy i jeszcze piękniejszy. W rzeczywistości był to pierwszy kościół zbudowany na Malcie przez Zakon. Odbywały się tam wszystkie ceremonie religijne Zakonu. Najważniejsza z nich miała miejsce 8 września 1565. Było to nabożeństwo dziękczynne za zwycięstwo nad Turkami, oblegającymi Maltę. Wtedy to wielki mistrz Jean de la Valette proklamował Birgu Citta Vittoriosa (miasto zwycięskie)[7].

Ten rozdział w historii kościoła został zamknięty w 1571, kiedy zakon przeniósł się do Valletty, nowej stolicy, wybudowanej od podstaw po Wielkim Oblężeniu. W 1574, po wybudowaniu nowego kościoła w Valletcie, świątynia przestała być kościołem zakonnym. W tym samym roku Pietro Dusina, pierwszy delegat apostolski i inkwizytor, rezydujący w pałacu w Birgu, ogłosił go kościołem parafialnym Delegatów Apostolskich i Inkwizytorów[9]. Służył on delegatom przez 224 lata, do 1798, kiedy instytucja ta została zniesiona przez Francuzów pod Napoleonem Bonaparte[6].

Pierwotnie kościół zbudowany został na planie prostokąta, lecz w latach osiemdziesiątych XVI wieku, po zbudowaniu kopuły, rozbudowany został do formy krzyża. Około 1620 powiększone zostało prezbiterium, oraz przebudowana fasada[4].

W 1681 architekt Lorenzo Gafà został zatrudniony do zaprojektowania nowego kościoła. Był to pierwszy w jego karierze projekt kościoła parafialnego[10], oraz pierwszy w stylu barokowym. Kamień węgielny kościoła położył w maju 1681 biskup Miguel Jerónimo de Molina. W 1691 budowla była prawie ukończona. Inauguracja posługi religijnej w świątyni nastąpiła w dzień jej patrona, św. Wawrzyńca, 10 sierpnia 1697, przy udziale biskupa Malty Davide Cocco Palmieri, członków Zakonu oraz Tommaso Ruffo, ówczesnego inkwizytora. Była ona połączona z uroczystym wjazdem wielkiego mistrza Ramona Perellos y Roccaful do Birgu[11].

Gafà zaprojektował kościół św. Wawrzyńca z jedną dzwonnicą, zbudowaną na wysokości prezbiterium. Jednak mieszkańcom Birgu ten koncept się nie spodobał. Projektant zaprosił więc do współpracy rzymskiego architekta Romano Carapecchię, którego fasadę, z niewielką zmianą, oglądamy do dziś. Fasada posiadała również tylko jedną wieżę, po lewej stronie. Druga dobudowana została w 1913[4].

Bullą z 20 czerwca 1820 papież Pius VII podniósł kościół św. Wawrzyńca do statusu kolegiaty[4][5][12].

Podczas II wojny światowej w wyniku bombardowań kościół uległ poważnym uszkodzeniom. Największą stratą było zniszczenie 16 stycznia 1941 zakrystii oraz sali zebrań kapituły, 22 marca tego samego roku kaplicy Najświętszego Sakramentu oraz 4 kwietnia 1942 kopuły[4][5]. Uszkodzeniu uległ również srebrny cokół oraz podstawa statuy św. Wawrzyńca, przechowywanej w zakrystii. Mniejszym zniszczeniom uległy organy oraz sklepienie, które popękało od podmuchu. Przepadły też wspaniałe kryształowe żyrandole[13]. Z powodu zniszczeń kościół został wyłączony z użytkowania do 1953[4]. W 1949 odbudowano zakrystię i Chapter Hall, w 1951 kaplicę, zaś w 1952, na bazie projektu prof. Roberta V. Galei, postawiona została nowa kopuła[4][5].