Una vez constituidas canónicamente las Agustinas por el año 1576, se levantó el primer convento en unos terrenos ubicados entre las actuales calles Moneda, Agustinas, Ahumada y Bandera. En la esquina de Ahumada con Agustinas se erige, asimismo, el primer templo, de adobe con vigas, tijerales de madera y techo de paja.
Esta construcción quedó absolutamente destruida con el terremoto de 1647 y, posteriormente, se reconstruyó en el mismo sitio.
Después de un tiempo adquieren la manzana sur, donde está actualmente ubicada la iglesia, unieron con permiso del Cabildo las dos manzanas cerrando la calle Moneda. En ese momento, la manzana sur tenía una viña de vino de misa, huertos, gallinero y lavandería. El convento tenía las celdas construidas, diseñadas y ornamentadas a gusto personal de cada religiosa, ya que la mayoría pertenecían a familias adineradas, incluso contaban con sirvientes personales dentro del mismo convento. Aún más, las celdas eran propiedad privada que se heredaba a la familia de la novicia o vendida a otra religiosa.
El segundo templo, reconstruido en la misma esquina, también era de adobe, conformado por una nave, con techo de tejas a dos aguas y una torre anexa. Un nuevo terremoto, esta vez el de 1730, lo destruye completamente y se vuelve a erigir en el mismo lugar.
En 1850 la calle Moneda pasa a ser de uso público provocando que el convento quedara divido en dos y es el arquitecto Vicente Larraín quien lo soluciona, construyendo un pasaje subterráneo que comunicaba ambas edificaciones.
Posteriormente, venden los sitios de la manzana norte y se quedan con los terrenos que abarcaba la manzana sur, trasladando la iglesia al lugar que actualmente conocemos.
Los planos, de este nuevo templo, fueron encargados a Vicente Larraín, pero quien asume la obra en 1857 es Eusebio Chelli.
La obra demora muchos años en construirse y en 1868 todavía no tenía las torres. Aunque las torres son atribuidas a Fermín Vivaceta, no hay ningún documento que respalde esta teoría, sin embargo el estilo de estas torres correspondería a otras hechas por Vivaceta. Hay documentos que señalan que Chelli solo habría hecho la obra gruesa del templo.
La Iglesia de Las Agustinas, encargada a Eusebio Chelli, de arquitectura neoclásica, cuyo frontis tiene cuatro columnas dóricas. Tiene una escalinata de acceso de cinco gradas de piedra. Al lado de la puerta de entrada, en madera y de dos hojas, tiene dos columnas de estilo corintio con ábaco achaflanado.
Tiene una mampara de madera combinada con vitrales en la parte superior. En la parte alta de la iglesia, hay dos torres octogonales de estilo corintio, obra atribuida a Fermín Vivaceta.
Es de planta basilical, compuesta por una nave central alta y dos naves laterales angostas y bajas, separadas por una arcada serliana, compuesta por tres arcos de medio punto y arquitrabes sostenidos por pilares con ornamentos de pilastras de estilo corintio, más cinco columnas de estilo corintio con ábaco achaflanado.
Los muros son de albañilería de ladrillo, estructurada con gruesas pilastras. Las columnas circulares interiores son de hierro fundido y las columnas del nártex son de piedra. El entramado del techo es en madera de roble.
