È preceduta da un vestibolo rettangolare ispirato al Pantheon di Roma. La volta a botte, decorata da ricchissimi lacunari con figure e scene mitologiche nei fondi, è sostenuta da dodici colonnecorinzie in pietra serena delle cave di Fiesole. Il portale è decorato da un affresco raffigurante Sant'Agostino che lava i piedi a un povero di Ulisse Giocchi. Alcuni degli eleganti capitelli sono attribuiti alla mano di Andrea Sansovino.
La sagrestia
La sagrestia è a pianta ottagonale, con paraste corinzie scanalate in pietra serena. Nel tamburo si aprono finestre rettangolari con frontoni triangolari; nelle lunette si trovano finestre circolari. La sagrestia è sormontata da una cupola a costoloni con lanterna.
Nella lunetta sopra il portale si trova un affresco con la Visione di sant'Agostino in riva al mare, sempre di Ulisse Giochi. A sinistra del portale si trovano due sculture: un Crocifisso della scuola dei da Sangallo.