L’origine di San Lorenzo in Campo è legata alla fondazione di un monastero di Benedettini ed all’omonima abbazia, che sorgono fra il VII e il IX secolo, sulle rovine di un preesistente tempio di Adone.

Il monastero ha vita autonoma per più di un millennio e può annoverare, tra i suoi Abbati Commendatori, Giuliano della Rovere, noto poi come Papa Giulio II.

I monaci, oltre a curare la vita religiosa del luogo, ne dirigono anche l'attività agricola, iniziano la bonifica del territorio e favoriscono la nascita di San Lorenzo in Campo.

Il paese si sviluppa presso il colle attiguo all’abbazia, in posizione fortificata e conserva tuttora la pianta originale, con viuzze interne, archi di accesso, mura castellane di cinta.

Nel 1141 la cittadina ottiene l’emancipazione dalla giurisdizione benedettina e passa sotto quella di Fano.

Nel 1231 diviene sede di vicariato apostolico e viene munita di rocca.

Al centro delle aspre lotte tra Guelfi e Ghibellini, subisce varie devastazioni da parte di Ancona e Senigallia, fino a quando, alla fine del XIV secolo, vi si stabilisce la signoria dei Conti di Montevecchio ai quali rimane in feudo nonostante le temporanee occupazioni degli Sforza e dei Malatesta.

Nel 1482 San Lorenzo in Campo viene annesso al ducato di Urbino dei Della Rovere. In particolare la signoria di Giulio Della Rovere (insediatosi nel 1539), rappresenta per la zona un periodo di pace e prosperità.

Con la morte nel 1636 di Ippolito Della Rovere (figlio di Giulio Della Rovere), San Lorenzo in Campo torna sotto il dominio dello Stato Pontificio, di cui ne segue le sorti.

Nel 1797 viene invaso dalle truppe rivoluzionarie francesi alle quali, assieme ad Urbino, riesce ad opporre una mirabile resistenza tanto che duemila soldati riescono a battere le milizie francesi, in località Ponte Rotto, malgrado queste ultime fossero più numerose e meglio armate.

Il territorio raggiunge l’estensione attuale con l'unificazione d'Italia, quando a San Lorenzo in Campo vengono assegnati i comuni di San Vito sul Cesano e Montalfoglio.