Questa fondazione è comunemente datata ante 1232, quando il convento è nominato in una bolla di papa Gregorio IX. Successive menzioni si trovano nel 1264, 1391, nel 1432 e nel 1501 nei registri dell’Ordine. È il più antico insediamento della diocesi di Fermo. Da alcune osservazioni del Galié (1998) è possibile collocare anteriormente nel tempo la presenza agostiniana in questo territorio, poiché nel 1188 e 1264 vennero confermati alcuni beni ai priori della chiesa di Santa Maria de Mari o a Mare che osservavano la regola di sant’Agostino. Inoltre, lo stesso autore riferisce che fin dal 1232 i figli dell’eremo di Torre di Palme desideravano passare dalla regola di sant’Agostino a quella più severa e austera di san Guglielmo di Malavalle. Riguardo alle origini del convento di Sant’Agostino, lo stesso studioso nota invece che nelle Rationes Decimarum (1290-1299) sono attestate a Torre di Palme, oltre a questo priorato di Santa Maria de Mari, altre due chiese: San Giovanni e San Salvatore. Galié ipotizza dunque che pochi anni dopo la stesura delle Rationes sia probabilmente avvenuto il trasferimento dei frati dalla chiesa di Santa Maria a quella vicina del San Salvatore, detta anche di Santa Croce. Accanto a quest’ultima sarebbe poi stato costruito l’attiguo convento di Sant’Agostino. Fu unito con tutti i suoi diritti e pertinenze al Capitolo fermano nel 1516 da Leone X; fu infine soppresso nel 1652 da Innocenzo X. 
Si tratta di una delle chiese agostiniane che più hanno mantenuto le forme medievali. L’opera muraria è in laterizio, ma alcuni frammenti in pietra presenti sul muro comune tra chiesa e convento potrebbero risalire alla più antica chiesa di Santa Croce. La facciata, al cui centro si apre un oculo con cornice lavorata, è a capanna semplice. Il portale, leggermente strombato (come l'altro, analogo, sul lato sud), è simile a quello di Montalto, anche se questo di Torre di Palme presenta una decorazione architettonica caratterizzata da maggiore plasticismo. 
Sormontato da un timpano cuspidato, il portale presenta l’archivolto con ghiera lavorata in cotto impostato su due bassi capitelli in pietra poco aggettanti. Molto interessante è la decorazione degli archivolti, realizzata con laterizi disposti a denti di sega che creano un incisivo cromatismo di luce. Sui fianchi e sul coronamento della facciata è presente una decorazione architettonica affidata a una partitura di paraste in laterizio con teoria di archetti pensili. All’interno, la chiesa mostra un impianto ad aula unica con presbiterio sopraelevato, arco trionfale e lo spazio che, spogliato dalle superfetazioni tardobarocche, appare oggi disadorno. La copertura è a capriate lignee, anch’essa frutto di un rifacimento. Il convento, con claustro quadrato, si sviluppa sul fianco settentrionale. 
Gli interventi di restauro più ingenti sono stati eseguiti nel Novecento. Da una foto del 1939 è infatti possibile osservare l’aspetto della facciata della chiesa a quella data: al posto del rosone centrale, di cui si intravede il tamponamento, esisteva un’apertura a mezzaluna posta in orizzontale, mentre sul fianco destro si apriva, in corrispondenza dello spazio tra la facciata e la prima parasta, una lunga monofora a sesto ogivale, oggi tamponata. All’interno si notavano vistosi rimaneggiamenti sette-ottocenteschi, riconoscibili negli altari laterali, lignei e decorati, e nel soffitto cassettonato. Il campanile cuspidato originario, danneggiato da un fulmine, è stato sostituito da una veletta con due campane. Il convento è stato trasformato in canonica. 
Riguardo alle opere d’arte presenti nella chiesa, degni di nota sono una tela applicata su tavola di Vincenzo Pagani (1490-1568), raffigurante la Madonna e i santi Cristoforo, Sebastiano, Agostino e Rocco, oltre al noto polittico di Vittore Crivelli, Madonna e santi (databile al decennio 1480-1490).

Paolo Cruciani