La localidad de San Agustín Chayuco aparece mencionada en relaciones geográficas del siglo XVIII como visita de la parroquia de Santa María Asunción Huazolotitlán, aunque por sus características arquitectónicas el edificio religioso parece haber sido construido durante el siglo XIX, en el que aparece en documentos de la época como perteneciente a la Parroquia de Pinotepa de Don Luis. El templo es de una nave con presbiterio y sacristía, está emplazado en medio de un espacio a cielo abierto que constituye al mismo tiempo el centro del poblado, en un eje oriente-poniente.
La portada principal está flanqueada por las torres, actualmente sin campanarios. En el centro se abre el acceso principal con arco de medio punto rebajado, enmarcado por esbeltas pilastras que se unen con una moldura y una cornisa de remate. En el centro del tímpano triangular que acusa la doble vertiente de la techumbre se abre una pequeña tronera que ilumina el interior sobre esta una Cruz en alto relieve. Los parámetros están aplanados y pintados a la cal, con la ornamentación en rojo óxido.
Los parámetros laterales son macizos de proporción horizontal, en los que únicamente destacan los accesos laterales enmarcados por pilastras sobre el pedestal y cornisa de remate. En el centro del tímpano triangular que acusa la doble vertiente de la techumbre se abre una pequeña tronera que ilumina el interior y sobre esta una cruz en alto relieve. Los parámetros están aplanados y pintados a la cal, con la ornamentación en rojo óxido.
Los parámetros laterales son macizos de proporción horizontal, en los que únicamente destacan los accesos laterales enmarcados por pilastras sobre pedestal y cornisas escalonadas que soportan un corto tejado. El testero tiene contrafuertes escalonados en las aristas y en el centro. El anexo que se encuentra en el costado norte es de factura posterior al templo y es utilizado como bodega.
La fábrica de los muros y contrafuertes es de mampostería de piedra, recubierta en parámetros interiores y exteriores con un aplanado y pintura a la cal. La cubierta es de armaduras de madera a dos aguas, con una cama de carrizo y teja de arcilla cocida. El piso es de cemento pulido.
en el interior de la nave el espacio es continuo hasta el presbiterio, que se separa por pilastras sobre los muros laterales.
