La cripta è in realtà ciò che ci è pervenuto della chiesa e del convento degli Agostiniani; qui la tradizione identifica il luogo in cui si custodirono, dal 504 al 722 d. C., le spoglie di sant'Agostino, giunte a Cagliari con la venuta di Fulgenzio di Ruspe e altri vescovi provenienti dal nord Africa.

All'interno si può ammirare un altare marmoreo in stile classico che, per volere della marchesa di Villacidro Elena Brondo, venne eretto in onore del luogo in cui venne custodito il corpo del santo. In una nicchia vi è una statua che lo raffigura; è visibile anche il paliotto con un bassorilievo raffigurante sant'Agostino tra due angeli; l'iscrizione riguarda la data di erezione dell'altare. Nella parte posteriore di quest'ultimo si trova la cavità che, secondo la tradizione, conteneva le reliquie del santo; la piccola sorgente d'acqua qui presente era, un tempo, considerata miracolosa.