Già dal 1220 a Pietramala esisteva una chiesa, come si legge dal Repetti (Dizionario Geografico Fisico Storico della Toscana, 1833): “Nel villaggio di Pietramala nell’Appennino fiorentino ebbero un di’ signoria gli Ubaldini del Mugello, alla qual famiglia venne confermata dell’imperatore Federico II con privilegio del 25 novembre 1220 fra le altre cose la curia di Pietramala coi suoi alloggi”. Tale chiesa veniva chiamata dal Cardinale Ottaviano degli Ubaldini nel 1257 “San Lorenzo”.
Pietramala entrò definitivamente nell’orbita fiorentina con un atto di sottomissione del 1403, ma la chiesa di S. Lorenzo rimase legata alla diocesi di Bologna ancora per quasi quattro secoli. Non stupisce quindi che non fosse che una piccola cappella, dove le funzioni venivano celebrate da un curato di Scaricalasino (oggi Monghidoro), il paese più vicino sul versante bolognese.
Pietramala divenne in seguito Arcipretura e, nel 1717, l’allora Arcivescovo di Bologna Cardinale Malvezzi la restaurò, ricostruì il campanile e vi mise tre campane. Sempre lo stesso Arcivescovo decise poi di ampliare la chiesa e affidò il progetto all’architetto Leopoldo Baldi Dalle Rose, autorevole esponente di una delle famiglie più ricche e benvolute allora residenti a Pietramala.
In seguito, nel 1785, la chiesa entrò a far parte della diocesi fiorentina col grado, dall’anno successivo, di Pieve.
