Interno della Chiesa di Sant'Agostino

Ignoto pittore operante per il negozio romano di Domenico
Dovizielli e Figli, Gesù viene crocifisso, Gesù viene seppellito
(11ª e 14ª stazione della Via Crucis)

Sant'Agostino segue, con poche varianti e alcune modifiche successive, l'ordinamento architettonico caratteristico delle chiese gotiche di Gubbio, le quali hanno il loro prototipo nella chiesa di San Giovanni Battista, risalente, a quanto sembra, alla prima metà del XIII secolo: l'ampia ed unica navata, priva di transetto, di cui il sacro edificio consta, termina con un'abside rettangolare, e risulta scandita per tutta la sua lunghezza da sette arcate trasversali a sesto acuto, in origine impostate - con ogni probabilità - su mensole, e successivamente ispessite per essere appoggiate su pilastri aggettanti dai muri di lato, i quali delimitano anche le cappelle laterali della chiesa, contribuendo a modulare internamente lo spazio dell'edificio. La copertura, in legname a doppio spiovente, poggia dunque su questi archi trasversali, o archi-diaframma, che sostituiscono le capriate lignee, avendone analoga funzione portante, e che mostrano legami diretti con l'architettura gotica dei Cistercensi. Ad ogni arco-diaframma, eccezion fatta per il primo (a quanto pare di più recente fattura degli altri: dovrebbe infatti risalire agli anni sessanta-settanta del Cinquecento), corrisponde sull'esterno un contrafforte a sezione semicircolare, che mostra di appartenere ad una tipologia derivante da San Francesco di Assisi e da altre note chiese francescane dell'Umbria. Nella porzione iniziale della navata, sulle pareti in alto, sono visibili due antichi tiranti in legno che ancorano la facciata ai primi due archi-diaframma della chiesa.
Degli originali finestroni trilobati che si aprivano sulle pareti laterali della navata, ne restano oggi soltanto sette, tre sul lato a monte, quattro sul lato a valle. Sono tutti parzialmente tamponati; l'ultimo a sinistra ha assunto una forma rettangolare.

La chiesa misura dalla controfacciata alla parete di fondo dell'abside m. 48,65; la larghezza massima è di m. 12,70. Sul pavimento in laterizi con due guide lapidee sono presenti, in prossimità delle pareti laterali, venti pietre tombali, nove a sinistra e undici a destra. Nella maggior parte dei casi riportano un numero d'ordine; alcune presentano pure un'iscrizione col nome della famiglia avente ivi il diritto di sepoltura (ad esempio: i Cenni, gli Sportoni, i Sanippole,
i Bettelli, gli Angelini). L'unica pietra tombale provvista di stemma è quella della nobile famiglia Franciarini, ubicata di fronte all'altare di San Nicola da Tolentino. L'attuale ordine delle sepolture esistenti sotto il pavimento della chiesa dovrebbe risalire all'ultimo quarto del XVI secolo quando, in seguito ai grandi lavori di ridefinizione del vano chiesastico, il vescovo Mariano Savelli ordina che "si fornischino le sepolture, et si rimattoni la Chiesa". Il presbiterio risulta sopraelevato rispetto alla navata: ad esso si accede tramite una piccola scalinata di quattro gradini, al centro curvilinea.

Lungo le pareti laterali e di controffacciata sono appesi 14 quadri, rappresentanti le stazioni della Via Crucis: quattro sulla controfacciata (due per lato), cinque per ciascuna parete laterale della chiesa. Sono opere databili alla prima metà dell'Ottocento, da attribuire ad un pittore, verosimilmente romano, attivo per il celebre negozio di articoli di coloreria e oggetti d'arte di Domenico Dovizielli e Figli. Nel retro della tela raffigurante Gesù che cade sotto la croce la seconda volta è infatti presente la scritta "Rue du Babuino 13[3] / A ROME / D. DOVIZIELLI & FILS / F.to de COULEURS".

Per quanto riguarda le cappelle della chiesa, dobbiamo precisare fin d'ora che non tutte quelle citate nei documenti archivistici - specie i più antichi - sono allo stato attuale identificabili. Esemplare risulta, a tale proposito, il caso della cappella di Santa Maria sotto il Pergolo, documentata a partire dalla prima metà del XV secolo.