Следует иметь в виду, что при написании картины Тициана волновали наряду с пластическим ее решением прежде всего вопросы света и его воздействия на колорит. Задумываясь над строгим распределением светотени, он скорее всего исходил из предыдущей своей работы «Убиение святого Петра Мученика», на которой действие также происходит ночью. Таинственный луч света, с трудом пробиваясь сквозь непроницаемую пелену густых облаков, высвечивает атлетическую фигуру лежащего поверх чугунной жаровни с горящими углями юного Лаврентия и его истязателей. Далее свет скользит по статуе весталки и мерцающими бликами отражается на колоннах античного храма.
Тициан был одним из первых в мировой живописи, кто раскрыл богатство светотеневых эффектов, структурообразующую роль тени при построении композиции и четко провел разграничение между внутренним рисунком, выражающим идею, и рисунком внешним, сотворяющим форму. Позднее его новаторские находки будут развиты Караваджо и Рембрандтом.
Работа над картиной продолжалась после смерти заказчика по настоянию его жены Елизаветы Квирино, красивой и высокообразованной женщины, с которой были дружны поэты Бембо и Делла Каза, причем от последнего, тогдашнего папского нунция, она имела внебрачного ребенка. Помимо ее портрета, Тициан запечатлел заказчицу в образе стоящей на пьедестале весталки, держащей в руке статуэтку языческого божества.
Впоследствии Тициан снимет с картины копию для Филиппа II, который узнал о ее шумном успехе в Венеции. Известно, что испанский король заложил монастырь-дворец Святого Лаврентия в Эскориале. В декабре 1567 года полотно с усиленными в нем ночными эффектами и в несколько измененном варианте было отправлено в Испанию. Исчезла величественная римская колоннада, увеличено число преторианцев в шлемах с алебардами, появилась лошадь, с ужасом смотрящая на сцену казни. А вот оказавшаяся среди толпы истязателей и живодеров собака, не выдержав дикого зрелища, отвернулась.
В испанском варианте поднятая рука христианского мученика не уводит за пределы земного и взывает не к небу, а к справедливости на земле. Вместо разверзшихся небес с лучами божественного света на картине даны массивная арка, через которую проглядывает месяц, слабо освещающий ночное небо, и два летящих белокрылых херувима с венками. Основное освещение исходит от полыхающих на ветру факелов. Голландец Корт под наблюдением автора сделал с картины гравюру с посвящением королю Филиппу, которое читается на пьедестале статуи весталки.
В сопроводительном письме Тициан писал: «Я высоко ценю желание Вашего Величества получить картину с запечатленным образом святого Лаврентия. Вы бы давно имели эту работу, если бы не моя медлительность, недомогание и вдобавок ко всему смерть Вашего посла. Я понимаю, что Вашему Величеству хотелось бы иметь больше картин, которые отразили бы житие и деяния святого. Прошу Вас сообщить мне, сколько нужно таких картин и какого размера, ибо весь цикл мог бы состоять из 6, 8 или 10 полотен». К их написанию Тициан намеревался привлечь своего главного помощника Денте и учеников — сына Орацио и племянника Чезаре, которым уже можно было вполне доверять самостоятельную работу. Но идея так и осталась неосуществленной.
Выше отмечалось, что Вазари не понял появившихся перемен в работах Тициана этого периода. Увидев в венецианской церкви Сан-Сальваторе «Преображение» и «Благовещение», он так отозвался о картинах: «…хотя в них и много хорошего… они не обладают тем совершенством, которым отличаются другие его творения». Известно, что над реконструкцией центрального и боковых алтарей в церкви Сан-Сальваторе трудился Сансовино. Он, вероятно, и привлек Тициана к работе над запрестольными образами через своих заказчиков.
Над центральным алтарем церкви выделяется необычной яркостью своего цветового решения «Преображение». Свет на картине излучает фигура Христа, а по обеим сторонам изображены ветхозаветные пророки Моисей и Илия. Внизу видны три апостола, втянутые в вихрь, порожденный божественным сиянием. Запрестольный образ написан в свободной манере открытыми мазками, и поначалу даже создается ощущение некоей его незавершенности.