Nell'estate del 1567, Il Martirio di San Lorenzo fu svelato nella chiesa dei gesuiti a Venezia, risultato di una commissione del re Filippo II di Spagna, che cercava di riempire l'Escorial con dipinti degni di un monastero reale. Tiziano, già negli ottanta, lavorò sulla tela per anni, ritoccandola apparentemente a lume di candela per perfezionare il suo drammatico effetto notturno. Il dipinto divenne rapidamente famoso per il suo audace uso di luce e ombra, con i contemporanei che si meravigliavano della sua "notte" — la scena notturna — che era rara nella pittura veneziana dell'epoca. Al centro del dipinto, San Lorenzo è disteso su una griglia di ferro, il suo corpo contorto nell'agonia mentre le fiamme leccano la sua carne.

Soldati e carnefici, resi in profondi rossi e ocra, si affollano attorno a lui, i loro volti illuminati dal bagliore del fuoco. Sopra, un'apertura tra le nuvole permette a un raggio di luce divina di penetrare nell'oscurità, simboleggiando la fede di Lorenzo e la promessa di salvezza. Lo sguardo del santo è rivolto verso il cielo, la sua mano destra gesticolando in accettazione, riecheggiando il momento in cui si dice che abbia esclamato: "Girami, questo lato è fatto." L'audace chiaroscuro di Tiziano anticipa il dramma delle scene di martirio successive di Caravaggio, ma con una ricchezza veneziana di colore e atmosfera. Dopo la sua installazione all'Escorial, Il Martirio di San Lorenzo divenne una delle opere più ammirate della collezione reale spagnola, lodata per la sua intensità emotiva e innovazione tecnica.

Il dipinto è rimasto in Spagna da allora, sopravvivendo a guerre e cambiamenti di regime, e oggi è esposto al Museo del Prado di Madrid. Gli studiosi notano che segna una fase tardiva e sperimentale nella carriera di Tiziano, dove il suo tocco di pennello è diventato più sciolto e le sue composizioni più audaci. Sebbene il mezzo esatto sia stato dibattuto, l'impatto del dipinto sugli artisti successivi — in particolare su quelli che lavorarono nel Barocco — è indiscutibile.