La basilique accueille depuis le viiie siècle les reliques de saint Augustin. Selon Bède, son corps est d'abord emmené à Cagliari en Sardaigne par des évêques catholiques que le roi vandale arien Hunéric avait, à la fin du ve siècle, expulsés d'Afrique du Nord. Bède relate que la translation des reliques s'effectue à Pavie par Pierre, évêque de la ville et oncle du roi Liutprand, et qu'elles sont déposées dans l'église Saint-Pierre vers 720.
En 1327, le pape Jean XXII nomme les Augustins gardiens du tombeau de saint Augustin, lequel est reconstruit en 1362 et gravé de bas-reliefs représentant des scènes de la vie d'Augustin.