La chiesa di S. Agostino ha costituito il limite all'espansione della città costruito ai margini estremi di una scarpata. Della fase costruttiva originaria resta attualmente solo il portale lapideo trecentesco, archivoltato a tutto sesto e strombato su colonnine, ricollocato sulla cortina in laterizi. Al di sopra del portale si apriva una loggetta di epoca cinquecentesca, chiusa nel XVII secolo, unico elemento che si conserva della fase rinascimentale della chiesa a cui apparteneva anche il chiostro demolito negli anni '60 del secolo scorso. La facciata incompiuta della chiesa, con schema a capanna composita, lascia intuire la composizione spaziale dell'interno, tripartita in tre navate a croce latina; al di sopra del portale medievale corre una cornice in pietra bianca con decorazioni geometriche; nella parte alta, dove si notano vistosi tamponamenti di precedenti aperture, si apre un ampio finestrone rettangolare dall'architrave leggermente curvo. Immediatamente prima del cornicione modanato del coronamento del tetto si apre, all'apice, un oculo circolare. La pianta è a croce latina. L'interno della chiesa è ascrivibile alle fasi sette-ottocentesche, così come la cuspide del campanile. L'impianto tripartito consta di una navata maggiore più alta delle minori lungo le quali si aprono tre cappelle per lato; lo spazio interno è verticalmente scandito da alti pilastri quadrangolari compositi, paraste e semicolonne scanalate e rudentate sormontati da un'articolata trabeazione classicheggiante che fascia tutto il perimetro interno con andamento spezzato; le pareti delle navate laterali sono ritmate da paraste lisce con capitelli pseudo-ionici. Il presbiterio presenta all'esterno una terminazione rettilinea, mentre all'interno si riscontra un abside semicircolare coperto da calotta emisferica. Lo pseudo-transetto, non aggettante, mostra nelle testate due grandi altari ed è coperto con cupola emisferica celata all'estradosso da un tamburo. Ricca è la decorazione all'interno, risalente agli inizi del XVIII secolo, realizzata con specchiature mistilinee e ornamenti fitomorfi in stucco disposti sulla copertura a volta a botte lunettata, sulla volta del presbiterio, sulla superficie della cupola e nel catino absidale nervato. Al sommo dell'arco presbiteriale è posto uno stemma in stucco riccamente ornato, sorretto da due putti volanti. Sulla curva absidale si trova una sontuosa cornice decorata, sormontata da un fastigio festonato con decorazioni dorate e testine angeliche; gli altari laterali, i due più grandi nelle testate dello pseudo-transetto e i sei più piccoli nelle cappelle laterali, sono in stucco e variamente inquadrati da colonne e paraste. I coronamenti sono realizzati con cornici mistilinee, in parte spezzate e ruotate, e volute ad arriccio, con fastigi centrali decorati da Glorie raggianti, figure di Angeli, putti e vasi di fiori. Tra le opere d'arte presenti nella chiesa sono alcuni resti di affreschi trecenteschi nell'arco absidale, venuti alla luce nel 2001 in occasione dei restauri. Nel presbiterio, a sinistra, è presente un'interessante tela attribuita al Van Scheyck, rappresentante il Torchi Mistico degli inizi del XVII secolo; a destra una tela di Ercole Ramazzani, firmata e datata 1578, che raffigura il Noli me tangere. Nell'altare del braccio sinistro del transetto si trova una tela raffigurante l'estasi di S. Francesco attribuita a Francesco Mancini (1694-1758); di Ercole Ramazzani è anche la tela raffigurante una Madonna con Bambino e Santi (1588) e una terza tela con S. Nicola da Tolentino che intercede per le anime del Purgatorio. Del chiostro è possibile rintracciare lo schema dalle poche tracce rimaste: doveva essere formato su ogni lato da sei archi impostati su mensole. L'alzato del chiostro doveva essere su due piani nei quali il rapporto delle luci era di uno a due, essendo l'arco inferiore comprensivo di due archi superiori.
