L’edificazione della chiesa e del convento di sant’Agostino è dettagliatamente narrata da frà Gabriele Bucci, primo storico di Carmagnola, nel “Memoriale quadripartitum”. La chiesa è di fondazione quattrocentesca, poiché la prima pietra venne posata, per volontà del Senato e del popolo di Carmagnola, nel 1406 con una solenne cerimonia e fu aperta al pubblico nel 1437. La facciata, a capanna, era in origine semplice ed armoniosa, ed emergevano quattro contrafforti, mentre al centro in corrispondenza della navata maggiore, vi era il portale ogivale a strombo, con le finestre dell’abside. Il portale d’ingresso venne rinnovato già nel XV secolo e realizzato da un artista fiorentino, Mastro Amedeo da Settignano. Il duca di Nevers, Governatore di Carmagnola, nel 1567 fece dipingere poi sulla facciata l’immagine di Sant’Agostino con lo stemma della città. Nel XVII secolo la facciata fu inoltre abbellita da un grande affresco con la Sacra Sindone, sostenuta da due vescovi e da due principi. L’interno della chiesa ha l’aspetto delle antiche cattedrali in stile gotico. E’ costituita da tre navate, ma originariamente ve ne era una sola. A seguito del rapido crescere della popolazione, la chiesa di Sant’Agostino, essendo l’unica della città era insufficiente e si fece necessario ampliarla. Tutta la chiesa si muove verso l’altare maggiore, costruito nel 1612 e realizzato in marmo scolpito, intarsiato e dorato, sormontato da un baldacchino e circondato da una balaustra pregevole per ricchezza e policromia di marmi. L’interno conserva pregevoli brani di affreschi quattrocenteschi, tra cui si possono individuare il Calvario, San Rocco, Sant’Agostino, San Sebastiano e Sant’Antonio abate, mentre tra le opere su tela spiccano quella della Vergine Assunta del Moncalvo e del San Sebastiano, tradizionalmente attribuita al Molineri. La chiesa oggi è chiusa al culto ed è utilizzata per esposizioni e mostre temporanee.