L'edifici que va acollir l'Hospital de Sant Agustí va ser construït a càrrec del bisbe Sebastián de Arévalo y Torres. Les obres van començar el 1694 i es van acabar el 1701. Al segle XV, el bisbe Montoya havia fundat un hospital dins les muralles de la ciutat, anomenat Sant Agustí. Aquest hospital s'havia quedat obsolet, tant per la seva mida com per la seva ubicació, i el bisbe Arévalo ho va reconèixer; no obstant això, va mantenir el nom amb què Montoya l'havia fundat.

Es desconeix el nom de l'arquitecte que va elaborar els plànols d'aquest edifici monumental; la seva construcció va ser supervisada per Ignacio Moncaleán i Pedro Portela, a un cost de més de 80.000 ducats.

L'hospital segueix el model del palau de la 'Casa d'Àustria', a l'estil d'un alcàsser, amb una façana rectangular flanquejada per dues torres piramidals. La esplèndida façana, amb la seva estricta simetria, presenta dues nínxols amb estatuetes de sant Sebastià —el sant patró que comparteix nom amb el bisbe que va encarregar l'edifici— i de sant Francesc, ja que aquest prelat pertanyia a l'Orde Franciscà.

Al centre, sobre l'entrada principal i el balcó, hi ha un nínxol al peu del qual hi ha l'escut d'armes del bisbe Montoya. L'escut d'armes d'aquest prelat apareix entre els mènsules que sostenen les columnes salomòniques que flanquegen el nicho entallat on es troba la imatge de Sant Agustí, sant patró de l'Hospital. El nicho està coronat per un frontó triangular, trencat per deixar-hi cabre l'escut d'armes d'Arévalo. A cada costat de la secció central s'alcen les torres, coronades per agulles. A les seves façanes, sobre un balcó, hi ha l'escut d'armes del bisbe Arévalo, caracteritzat per un ric estil barroc.

Aquesta façana serveix de pont entre l'austeritat del primer barroc —amb la seva forta influència herrera— i el barroc alt.