La iglesia de San Agustín formaba parte del convento del mismo nombre que, al ser derruido, dejó espacio para la urbanización de la plaza Verdaguer. Se inició en 1576 después de que el capítulo de la catedral diera el permiso para construir y después de la muerte del Cardenal Cervantes. Su edificación fue lenta por la falta de dinero, pero salió adelante gracias al arzobispo Antonio Agustín y se terminó en el siglo siguiente (seguramente en 1854 se habían terminado las partes más esenciales). Perteneció a la compañía de Jesús (formaba parte de la casa del noviciado) y se bendijo bajo la advocación de los Santos Reyes.
Un importante benefactor fue Onofre Morell, cuyo escudo se encuentra en la fachada. Su lauda, estuvo en el presbiterio hasta el año 1969, cuando a raíz de unas obras, se trasladó a un muro.
En 1780, con motivo de la expulsión de la orden, el convento fue ocupado por los Agustinos y se cambia su denominación por la de San Agustín. En 1835 la desamortización de Mendizábal expulsó también a los Agustinos. Desde ese momento se mantuvo el culto en la iglesia, pero el convento se convirtió́ en cuartel.
En 1990 fue objeto de una profunda restauración. Ya en tiempos contemporáneos, una vez desaparecido el cuartel con la nueva urbanización de la plaza Verdaguer, los últimos que se hicieron cargo de la iglesia fueron los claretianos del Corazón de María que la dejaron en el año 2014, manteniéndose como lugar de culto dependiente de la parroquia de san Francisco, y a la vez, también en exposición permanente de diez pasos de Semana Santa que no tenían lugar donde alojarse y en la sede de la Agrupación de Asociaciones de la Semana Santa de Tarragona.