Se tiene constancia de la presencia de la orden agustina en Cádiz desde 1593, aunque —por diversas circunstancias— no pudieron fundar convento hasta el año 1617. El proyecto original del templo ha sufrido numerosas reformas hasta adquirir su actual fisonomía neoclásica, aunque en el interior aún perduran algunas trazas de decoración barroca.

Las obras comenzaron en 1617 y finalizaron en 1647, siendo exclaustrado en el siglo XIX. La iglesia es de tres naves, en los muros laterales existen capillas sufragadas por los fundadores, entre ellas, algunas conocidas familias de comerciantes gaditanos. Está cubierta con bóveda de cañón en la nave central y vaídas en las laterales, sobre pilares con pilastras toscanas y cúpula sobre pechinas en el crucero.

La portada es de mármol de mediados del siglo XVII de estilo manierista tardío.

El claustro, fue patio de un Instituto de Bachillerato, está compuesto por cuatro pórticos de columnas toscanas de mármol, los dos cuerpos superiores presentan vanos adintelados.

El retablo de la capilla mayor es de estilo neoclásico, imitando mármoles, obra de Pedro Angel de Albizu. La reforma realizada en el neoclásico hace que retablos de este estilo se combinen con los de estilo barroco. Tiene esta iglesia un rico patrimonio artístico, entre los que sobresalen el Cristo de la Humildad y Paciencia, atribuido a la Roldana, y el Cristo de la Buena Muerte obra anónima, atribuida según unos a Martínez Montañés y según otros a Alonso Cano.

La Iglesia de San Agustín presenta una sobria planta de cruz latina inscrita en un rectángulo con tres naves. En el crucero se encuentra una cúpula de media naranja con lunetos sobre pechinas.

El retablo original fue obra de Alejandro Saavedra y, sobre éste, el arquitecto Pedro Ángel Albizu (1753-1817) alzó el actual. Esta nueva obra, iniciada el 3 de agosto de 1783 y producto menor de una normativa —la Pragmática de Carlos III-- que exijía que los retablos fuesen construidos en materiales que no pudiesen arder, conservó, sin embargo, algunas imágenes del retablo anterior, como las de Alonso Martínez (1614-1668), que pueden identificarse al conservar éstas el dorado original o por ser las que, en el ático, representan a San Agustín. La hornacina central deja admirar una imagen moderna de la Virgen del Buen Consejo, flanqueada por las esculturas de San Juan de Sahún y Santa Clara de Montefalco. Junto al San Agustín del ático, pueden observarse las imágenes de San Próspero y Santa Mónica. Los laterales están adornados por lienzos de Domingo Álvarez Enciso (1737-1800) dedicados a San Agustín y Santa Rita. Desgraciadamente, en época reciente, se desmontó parte de la arquitectura baja.

Existen además, en los cruceros, dos retablos neoclásicos originales del mismo arquitecto, en mármol de color. El de la izquierda presenta la imagen del Santo Cristo de la Humildad y Paciencia, que firma Jacinto Pimentel (1605-1676), realizada por encargo de la cofradía de los vizcaínos en 1638. Opuesto a éste, otro retablo guarda una dolorosa de Ignacio de Vergara (1713-1781), la Virgen del Mayor Dolor, que es la cotitular de la cofradía.

El Cristo de la Buena Muerte es una singular y hermosa obra anónima atribuida a autores tan destacados como Alonso Cano, Martínez Montañés, Alonso Martínez (1614-1668) o José de Arce. Datada entre 1648 y 1649, fue restaurada por José Miguel Sánchez Peña en 1986. Para algunos entendidos, se trata del mejor crucificado de la imaginaría andaluza del siglo XVII.

En distintos altares del templo agustino, pueden admirarse otras obras de arte: la Sagrada Familia, de Antonio Molinari (1717-1756), que realizó para la cofradía de los carpinteros en 1752; el sueño de San Antonio de Padua, obra de José Risueño (1655-1732), y un Jesús Caído con la cruz a cuestas, de Nicolás Fumo, artista napolitano del siglo XVIII, ambas en sendas hornacinas; la escultura de San Nicolás de Tolentino, salida de las manos de los artistas genoveses en la mitad del siglo XVIII; a ambos lados de la capilla mayor, dos grandes lienzos se deben a Domingo Álvarez Enciso (1737-1800), y, encima de los retablos marmóreos, otros dos del mismo autor, además de los atribuidos a Bernardo Lorente Germán (1680-1759) y a Panadero (1765-1830); a los pies de la nave de la epístola, en su capilla, se venera una dolorosa advocada de la Amargura, obra del artista neobarroco Sebastián Santos Rojas (1895-1977), realizada en 1956 a petición de la antigua hermandad del Señor de la Humildad y Paciencia, de la que es cotitular; en la capilla de enfrente y en un retablo neoclásico, está la muy venerada imagen de Santa Rita de Cassia, escultura de candelero del siglo XVIII.