Eretta pochi anni dopo l'arrivo dei frati cappuccini sul colle nei pressi del borgo di San Martino, alla periferia nord di Arco, nel 1585, la chiesa conventuale, dedicata a San Lorenzo, venne consacrata nel 1593. Orientata ad est, presenta una facciata a due spioventi delimitata lateralmente da cantonali in pietra a corsi alternati, portale e finestre timpanate, un oculo centrale e frontone triangolare recante il simbolo francescano affrescato. L'interno ad unica navata è caratterizzato dalla presenza di una cappella laterale sul fianco sinistro, il cui accesso è costituito da un'arcata a pieno centro, ripetuta specularmente sul lato destro (cieca). Un'arcata simile, ma di maggiori dimensioni, segna il passaggio al presbiterio, elevato di tre gradini e voltato a botte, come la navata. Due finestre sul fianco destro, una nella navata e una nel presbiterio. Finiture a intonaco tinteggiato.

• Pianta
  • Navata a pianta rettangolare con asse maggiore longitudinale; una cappella a pianta rettangolare, absidata, lungo la parete sinistra della prima campata. Presbiterio a pianta rettangolare.
• Facciata
  • Facciata a due spioventi intonacata e tinteggiata, delimitata lateralmente da cantonali in pietra a corsi alternati. Portale a luce rettangolare con frontone triangolare. Due finestre rettangolari simmetriche sormontate da timpani e un oculo centrale. Frontone triangolare ornato dal simbolo francescano affrescato; croce apicale.
• Campanile
  • Campaniletto a vela con aperture centinate posto sulla falda nord del tetto dell'edificio addossato alla zona presbiterale della chiesa.
• Struttura
  • Strutture portanti verticali in muratura in pietrame. Strutture di orizzontamento: navata, cappella laterale e presbiterio coperti da volte a botte.
• Coperture
  • Tetto a due spioventi con struttura portante in legno e manto di copertura in coppi, sia per la chiesa che per il campanile.
• Interni
  • Interno ad unica navata; a sinistra si apre la cappella della Madonna, preceduta da un'arcata a pieno centro, ripresa specularmente ma a fondo cieco sulla parete destra. Una terza arcata separa la navata dal presbiterio rettangolare, elevato di tre gradini e illuminato da una monofora sul lato destro. La parete di fondo del presbiterio comunica, attraverso le due aperture speculari, con il coro riservato ai frati. Finiture a intonaco tinteggiato; un cornicione modanato percorre le pareti della navata, segnando l'innesto della volta a botte.
• Pavimenti e pavimentazioni
  • Pavimento della navata in mattonelle quadrate in pietra calcarea bianca e rosa disposte in corsi diagonali; pavimento del presbiterio a quadrotte di pietra calcarea bianche e rosse, sempre disposte in corsi diagonali. Cappella laterale pavimentata in seminato alla veneziana bianco e nero a scacchiera.

• XV ‐ 1478/07/21 (preesistenze intorno)
  • Una chiesa dedicata a San Lorenzo "ultra flumen Sarche" esisteva anteriormente al 21 luglio 1478, quando viene ricordata come priorato direttamente dipendente dall'arciprete di Arco, insieme all'eremo dei Santi Giacomo e Silvestro sul Monte Velo, a Sant'Apollinare a Prabi e alla chiesetta di San Lorenzo a Troiana.
• 1580 ‐ 1585 (passaggio di proprietà intero bene)
  • Nel 1580 il conte Sigismondo d'Arco ottenne da Ferdinando d'Asburgo, arciduca del Tirolo, il permesso di far stabilire i padri cappuccini ad Arco, presso la chiesa esistente; grazie alla sua munificenza, nel 1585 il convento era in costruzione.
• 1585 ‐ 1593 (costruzione intero bene)
  • Tra il 1585 e il 1593 venne edificata la chiesa conventuale di San Lorenzo; la costruzione precedente, che rimase dipendente dall'arciprete di Arco, benché in rovina sembra sia rimasta in piedi almeno fino al 1750.
• 1593/03/25 ‐ 1593/03/25 (consacrazione carattere generale)
  • Il 25 marzo 1593 l'edificio sacro venne consacrato.
• 1787/05/31 ‐ 1787/05/31 (soppressione carattere generale)
  • Con decreto imperiale del 31 maggio 1787 il convento di Arco venne soppresso; i frati lo abbandonarono il 29 novembre.
• 1800/12/31 ‐ 1800/12/31 (riapertura al culto carattere generale)
  • I cappuccini ottennero di poter rientrare ad Arco il 13 ottobre 1800; la chiesa fu riaperta al culto il 31 dicembre.
• 1810/12/05 ‐ 1810/12/05 (soppressione carattere generale)
  • Una nuova soppressione colpì il convento il 5 dicembre 1810, per effetto del decreto del 12 maggio, che riguardò tutti gli ordini religiosi esistenti negli Stati dell'impero.
• 1816 ‐ 1816 (ripristino carattere generale)
  • I frati rientrarono a San Martino nel 1816.
• 1850 ‐ 1851 (ristrutturazione intero bene)
  • La chiesa venne ristrutturata nel biennio 1850-1851.
• 1853 ‐ 1853 (ampliamento intero bene)
  • Due anni dopo il padre guardiano Egidio Maria da Verona fece ampliare l'edificio, costruendo la cappella laterale sinistra dedicata alla Madonna.
• 1916 ‐ 1916 (danneggiamento intero bene)
  • Durante la prima guerra mondiale, nella primavera del 1916, il convento venne più volte bombardato e fu abbandonato dai frati; anche l'abside della chiesa fu danneggiata. Le ricostruzioni furono compiute nel dopoguerra dal Genio Civile.

• presbiterio ‐ intervento strutturale (1966)
  • L'adeguamento liturgico è parzialmente attuato con accostamento di elementi eterogenei: al centro del presbiterio storico, l'altare verso il popolo è in legno, a tavolo, a raso pavimento, realizzato con il parziale reimpiego della balaustra, così come l'ambone (leggio), sempre in legno, posto presso l'arco santo, a sinistra. Le balaustre, benché parzialmente ridotte e utilizzate per i nuovi arredi liturgici, sono conservate e chiudono gli altari laterali, presso l'arco santo.
• sede ‐ aggiunta arredo (1966 circa)
  • La sede è una sedia in legno, posta presso l'altare laterale destro.