La chiesa fu eretta ad opera dei monaci Agostiniani nel 1428 e intitolata a San Nicola di Bari. La targa sulla facciata attribuisce la costruzione all'architetto Giovanni dell'Amatrice. Inizialmente sorgeva accanto alla Porta Carbonara (ancora esistente) e ai torrioni del fortino che insieme alle mura protesse la cittadina fino al 1528, anno in cui Amatrice venne messa a ferro e fuoco da Carlo V.

Affresco dell'Annunciazione datato 1491
Nel XVIII secolo la chiesa venne dedicata a Sant'Agostino.
Nel 1580 e nel 1781, gli interni e parte dell'antica abside vennero distrutti da un incendio; furono richiesti più lavori per rimediare ai danni, negli anni 1830, 1847, 1857, 1894 e anche più tardi. Nel 1845 la volta venne abbattuta perché pericolante e la chiesa venne imbiancata.
Nel 1821, il fonditore Pasquale della Noce rifuse la campana piccola, di 271 libbre; nel 1854 toccò invece alla campana più grande da 5000 libbre, ad opera del maestro di campane Nicola Marinelli di Gagliano.
Nel 1825, nel 1854 e nel XX secolo, la torre campanaria venne restaurata perché a rischio crollo.
Nel 1894, vennero ritrovati tre affreschi, due dei quali di fine XV secolo.

La chiesa danneggiata dal terremoto del 2016.
Nella prima metà degli anni trenta del Novecento, l'antica finestra rettangolare al centro della facciata venne sostituita con un rosone.
Nel corso del Novecento sono stati necessari nuovi lavori di restauro per la facciata e il campanile.
Il 24 agosto 2016, a seguito del terremoto che ha colpito l'Italia centrale, gran parte della chiesa è crollata[1]. La torre campanaria era rimasta in piedi fino al 18 gennaio 2017, ma è poi crollata in seguito a tre scosse di terremoto registrate in mattinata nell'arco di un'ora[2]. Il 29 gennaio 2017, in seguito ad un'altra scossa di terremoto, è crollata anche la parete destra della chiesa.