Podle některých zdrojů byl kostel postaven před rokem 1230, ale jako o farním nacházíme zmínku až z popisu pražské diecéze z let 1344-1350, kdy náležel pod pod bílinský dekanát a archidiakonát. Prvním po jménu známým plebánem byl Bohunko či Bohuněk. 20. ledna 1370 byl za zdejšího plebána podán kněz Jan z Teplic. Roku 1413 byl jako kostomlatský farář zmíněn kněz Klement (též Clemens). 12. září 1415 byl podán kněz Jan z Kralovic. Během husitských válek přišel o faru a za třicetileté války se stal pouhou filiálkou bořislavského chrámu Páně, když nebyla zdejší fara řadu let osazena. Předtím zde dlouho pobýval luteránský kazatel a stejně smýšlející učitel. To místo bylo nazýváno "skutečným hnízdem pro kacíře". Pastorační péči dočasně zajišťovali faráři z Teplic a později různí administrátoři, např. v roce 1656 šlo o osecké cisterciáky. Oficiálně se stal filiálním roku 1629. Teprve v roce 1724 získal díky Janu Filipovi hraběti z Clary-Aldringenu vlastní správu, z níž se roku 1765 stala samostatná fara. Jak říkají zvonové nápisy, tak byl současný kostel postaven v roce 1657 za říšského hraběte Humprechta Jana Černína z Chudenic (dosavadní stavba byla prodloužena západním směrem), v 80. letech téhož století byl obnoven po požáru a v letech 1727-1737 jej rozšířil již zmíněný hrabě z Clary-Aldringenu (na této úpravě se podílel významný architekt a stavitel italského původu Octavio Broggio, jehož dílem má být zejména průčelí objektu), který rovněž o 3 roky později nechal postavit zdejší farní budovu. Tyto práce byly zahájeny přestavbou části střechy a vybudováním věže nad původním románským kněžištěm, z něhož se pak stala sakristie. K dokončení věže došlo roku 1728, aby následně došlo na novou loď, průčelí, další část střechy a kůr se dvojicí šnekových schodišť. Loď z první přestavby byla obezděna a později zbořena. Hrubá stavba byla dokončena v roce 1730, kdy se začal kostel používat, i když vedle toho se na něm stále pracovalo. O rok později bylo dokončeno průčelí a střecha věže byla oplechována, aby se od roku 1733 věnoval čas zejména kostelnímu interiéru. 23. září 1964 byl objekt zapsán do státního seznamu kulturních památek (viz
https://pamatkovykatalog.cz/kostel-sv-vavrince-s-nahrobnikem-18545043). Následně došlo k některým opravám, ale ty největší zůstaly až na období po sametové revoluci. Počátkem 90. let 20. století bylo obnoveno zvonění při slavnostních příležitostech a v roce 1992 začaly opět pravidelně odbíjet hodiny. Roku 1998 došlo na opravu havarijního stavu věže. V letech 2006-2008 byl zrestaurován oltář Panny Marie. Následně došlo i na boční oltář Pražského Jezulátka.
Jedná se o původně románský kostel s obdélnou lodí s pravoúhlým odsazeným presbytářem a pravoúhlou sakristií v ose stavby, která vyrůstá v hranolovou věž. V místě napojení sakristie a věže pak nalezneme již zmíněnou schodišťovou přístavbu. Trojdílné průčelí je členěné svazkovými pilastry. Nad dvojitou zalamovanou římsou je situován štít s nikou a vázou na vrcholu. Obdélný portál má segmentový záklenek. V supraportě se nachází erb Clary-Aldringenů a nad ním půlkruhem proložená římsa a segmentové zarámované slepé okno. Stěny lodi se segmentovými okny v rámech byly původně členěny lizénami. Stejná okna nalezneme rovněž na věži, pouze ve východní stěně presbytáře je okno kruhové. Boční fasády obsahují postranní vchody, přičemž stěny románské části jsou z neomítnutého řádkovaného zdiva. V jižní stěně kněžiště je románský portál s půlkruhovým tympanonem. V jižní stěně sakristie je půlkruhem zaklenuté okno s bobulemi, ve východní kruhově a v severní opět půlkruhově. Loď je plochostropá s fabiony, stěny jsou rozčleněny pilastry a v západní části je situována zděná kruchta na dvojici pilířů. Půlkruhově zaklenutý vítězný oblouk s klenákem obsahuje letopočet 1737 a horní nápis: "Johann Philipp Graffen von Clarii und Aldringen". Za bočním oltářem Pražského Jezulátka z období let 1740-1745 byla nalezena nástěnná malba ze 17. století, která zpodobňuje na varhany hrajícího anděla (viz
https://www.npu.cz/cs/uop-usti-nad-labem/vystavy-publikace-a-filmovy-archiv/vystavy/necekane-objevy/kostomlaty-kostel-sv.-vavrince---barokni-nastenna-malba). Kněžiště je sklenuto českou klenbou, sakristie má 1 pole křížové klenby s žebry ze 3 oblounů na zapuštěných polosloupech. Střecha je sedlová a věž je zakončena oplechovanou cibulí.
Hlavní oltář je vyveden v barokním slohu, vznikl někdy počátkem 18. století a v následujícím století byl opatřen novým obrazem. Oltáře sv. Kříže a oltář Panny Marie jsou soudobé k představbě kostela, ale socha Panny Marie na stejnojmenném oltáři byla několikrát upravována a doplňována. Kazatelna a křtitelnice pocházejí rovněž z 1. poloviny 18. století. Ze 2. čtvrtiny téhož století je rovněž obraz sv. Rodiny v presbytáři. Původní varhany postavil v roce 1735 chabařovický varhanář Johann Christoph Standfuss (viz
http://www.varhany.net/cardheader.php?lok=195). Nástroj byl generálně přestavěn roku 1898 Stefanem Müllerem. V roce 2002 bylo povoleno přenesení náhrobníku místního sládka Franze Kratische z roku 1739 do interiéru objektu, aby toto dílo z dílny duchcovského sochaře Matyáše Khünela nebylo dále poškozováno atmosférickými vlivy a vandalskými útoky.
Počet zdejších zvonů procházel staletími velkými změnami. V současnosti má trojici zvonů - první z roku 1548 od Wolfa Hilgera ze saského Freibergu; druhý z roku 1665 od Jana Pricqueye z Mladé Boleslavi a třetí z roku 1922 od Richarda Herolda z Chomutova. Válečné rekvizice 2. světové války znamenaly zabavení dvojice dalších zvonů z let 1657 (Simon Michelin a Melichar Matěj Michelin) a 1661 (Jan Pricquey) a jednoho z roku 1922 od Richarda Herolda, kterým měly předcházet za 1. světové války další zvony, protože při přestavbě chrámu Páně v roce 1657 byla v Teplicích ulita trojice zvonů a s povolením biskupa Msgre. Laurentia Scipia posvěcena oseckým opatem 9. listopadu téhož roku. Spolu s nimi byl zrekvírován umíráček z roku 1851.