Di origine medioevale, dell'antica fabbrica gotica resta oggi solo il portale nel fianco, ornato da esili colonnine e da capitelli decorati a motivi ornamentali. Particolarmente importanti le due cappelle gotiche, ai lati dell'altare maggiore, decorate con affreschi di scuola fabrianese e riminese del XIV secolo,cui si accede attraverso due porticine ricavate nel coro, che rispettano i temi delle chiese agostiniane. Nella cappella a destra sono affrescate Storie di S. Agostino, mentre in quella opposta si ammirano scene della vita di Cristo e della Maddalena. L'interno settecentesco è ravvivato dai vivaci stucchi dello svizzero Giacomo Cantoni e da alcune grandi tele del Cades. Nel chiostro della Chiesa, oggi annesso all'Ospedale Civile, si conserva l'Oratorio dei Beati Becchetti, di forma tardo-gotica che hala parete dell'altare interamente rivestita da un affresco monocromo Lignu Vitae del pittore tardogotico sanseverinate Lorenzo Salimbeni.