Situata nei pressi dell'arsenale la chiesa venne edificata intorno al VII secolo e dedicata ai santi bizantini Sergio e Bacco. In origine la chiesa fu sede vescovile e tra il 1451 e il 1807 rivestì il ruolo di cattedrale di Venezia. Nel 1120 la chiesa venne quasi completamente distrutta da un incendio, la basilica venne ricostruita con forme più maestose e con un attiguo battistero. Nel corso dei secoli subì numerosi rifacimenti e restauri i più significativi avvennero intorno al 1560 quando vi lavorò per due anni anche il Palladio, dopo la sua morte il lavoro venne portato a termine da altri architetti, tra i quali Francesco Smeraldi a cui si deve il rifacimento della facciata. L'interno della basilica, in stile barocco, è opera del Longhena, esso è ripartito in tre navate divise da arcate, nell'altare maggiore sono custodite le spoglie di San Lorenzo Giustiniani, primo patriarca di Venezia. Di fianco alla chiesa svetta il campanile costruito in pietra d'istria bianca nel 1482 dopo che il precedente venne danneggiato da un fulmine.