La chiesa fu edificata a partire dal secolo XIV dai frati agostiniani, che nel secolo XVI costruirono l’attiguo convento, mentre il campanile è del 1780. 
Il complesso monumentale è oggi sede del Centro Culturale “Luigi Russo” e ospita la Biblioteca Comunale “Giosue Carducci” e il Museo dei Bozzetti.
Elevata sopra una breve scalinata di marmo, la sobria facciata anch’essa in marmo, è caratterizzata da tre grandi archi a fondo cieco, sormontati da un ordine di eleganti archetti gotici dalle esili colonnette.
A navata unica, con soffitto a capriate, la chiesa ha un pavimento disposto su tre livelli (a seguire il declivio della collina ai cui piedi sorge l’edificio) ed e costellato di numerose lapidi sepolcrali di antiche famiglie nobili di Pietrasanta e di Lucca.
I nove altari, tranne il primo a sinistra, sono tutti ornati da dipinti.
Particolarmente rilevante il primo altare a destra risalente al XV sec detto della Natività. Dal soggetto del quadro trafugato nel 1921 attribuito a Zacchìa il Vecchio, pittore lucchese del XVI sec., a cui è attribuita la lunetta raffigurante la Deposizione dalla Croce posta nella parte superiore dell’altare. Gli altri altari presentano, in senso orario, questi dipinti: Immacolata Concezione (sec. XVII, Astolfo Petrazzi), Madonna del Rosario (sec.XVII, Astolfo Petrazzi), Incoronazione della Vergine (1764, di JeanImbert), Annunciazione (sec. XVII, attribuito a Matteo Boselli), Gloria di angeli che sorreggono un’immagine della Vergine (1791, autore ignoto), Madonna con Bambino; S.Anna e altri Santi (sec. XVII,Tommaso Tommasi), Crocifissione (1650 ca., di Francesco Curradi); un altro dipinto, posto nell’abside e raffigurante l’Annunciazione,è opera di Jean Imbert (1763).
Oltre a questi dipinti, sono presenti affreschi databili al XIV-XV secolo e decori murali settecenteschi poi coperti da scialbatura che sono stati riportati alla luce con i recenti restauri. Nell’abside è presente un pregevole coro ligneo, recentemente restaurato.
A fianco della chiesa, sorge il chiostro che è circondato da un peristilio di colonne di marmo un tempo interamente decorato da lunette affrescate raffiguranti episodi della vita di S. Agostino con brevi scritte in latino poste sotto ai dipinti e ciascuna intramezzata da un piccolo stemma.
Di tali affreschi sono oggi visibili le sette lunette da un lato e una lunetta sul lato attiguo, nella quale è inserita una finestra della Sagrestia.
L’autore è il pittore senese Astolfo Petrazzi (sec. XVII).
A seguito delle soppressioni napoleoniche degli ordini monastici, l’intero complesso divenne proprietà comunale.
Dopo la Restaurazione, come ricorda una lapide posta sopra l’ingresso del chiostro, il convento ospitò la scuola tenuta dagli Scolopi e successivamente ha continuato ad essere utilizzato come edificio scolastico, mentre La chiesa, dopo l’allontanamento degli agostiniani, continuò ad essere offiziata per qualche tempo a cura della Confraternita del SS. Sacramento.
Nel corso del XX secolo tanto la chiesa che il convento hanno subito un notevolissimo degrado.
L’opera di restauro, iniziata sul finire degli anni ’70, ha consentito il totale recupero del complesso, che oggi è la sede del Centro Culturale “Luigi Russo” ed ospita la Biblioteca Comunale “Giosue Carducci” ed il Museo dei Bozzetti.