El 26 de octubre de 1545 acordó el Concejo de Lorca pedir permiso al Dean Sebastián Clavijo para construir una iglesia en la «Villa de Nubla». No se demoraría mucho su construcción ya que en 1559 la ciudad de Murcia fue asolada por una epidemia de peste y el Concejo de Murcia celebró en ella, al menos, un Cabildo. En 1567 en el segundo sínodo de la Diócesis tras el Concilio de Trento encontramos la presencia «del cura de la yglia parrochial de la fuente el álamo» y al sínodo de 1569 entre los convocados está el cura de Fuente Álamo, Benito García.
En la «Verdadera relación de las pilas que hay en este nuestro Obispado de Cartagena y de los parroquianos que tiene cada pila en 1587» nombra el templo de Fuente Álamo con pila y anexo a Lorca. No disfrutaba de beneficios y llevaba los diezmos del granero eclesiástico a Lorca.
En 1582 alcanzó la categoría de parroquia y se consagró a San Agustín de Hipona que fue nombrado Patrón de Fuente Álamo. Por tanto, fue la primera parroquia del Campo de Cartagena -Mar Menor, siguiéndole Torre Pacheco en 1603, Pozo Estrecho, La Palma y Alumbres en 1669 y San Javier en 1698. Al ascender de ermita a parroquia surgió la obligación de dotarla de los medios necesarios para la dignidad del culto y, por tanto, de utilizar el lenguaje de la arquitectura para adaptarla a las nuevas funciones.
Ricos hacendados, los mismos que eran capaces de enfrentarse a un largo y costoso proceso de independencia de la Villa, ejercían el patronazgo y mantenimiento de capillas en la parróquia. Pedro Miralles, (alcalde pedáneo en 1644), era patrono de la Capilla de los Miralles.
En 1736 fray Antonio San José y Toribio Martínez de la Vega elaboraron para el Cardenal Belluga un informe en el que al comprobar el estado de ruina del templo, aconsejaban su demolición. Incluso elaboraron las trazas del nuevo templo siguiendo las pautas del barroco murciano. Aunque no sabemos realmente el alcance de las obras, a partir de esta fecha el edificio sufrió una severa reconstrucción quedando configurado tal y como hoy lo conocemos. Dicha reconstrucción culminó con la portada en 1783.
Según relato del Obispo José Ximénez en 1818 dice: En la Iglesia parroquial de la villa denominada Fuente Álamo, dedicada a San Agustín, el párroco goza de una dotación de 700 ducados anuales procedentes de las primicias y de otros provechos. La fábrica dispone de 200 ducados, está equipada con los ornamentos necesarios para los divinos ministerios. Dependen de esta iglesia 10 ermitas. En esta parroquia hay asignados 6 presbíteros que viven en el campo con el fin de celebrar la misa en las ermitas para comodidad de los fieles que viven lejos de la iglesia parroquial. Una única cofradía hay erigida, la de las Animas benditas que padecen en el purgatorio dotada con 150 ducados anuales que completa con limosnas de los fieles.
Durante el primer cuarto del siglo XIX permaneció abandonada varios años. Las aguas estancadas en la rambla provocaron epidemias que asolaron la población. Las muertes y la huida a las aldeas del campo convirtieron la población en una sucesión de escombros.
El 14 de noviembre de 1844 el cura D. Martín Landete comunica al Ayuntamiento la urgente necesidad del arreglo de la torre y la iglesia y el Concejo nombra maestro de obras a Gines de Vera. Las obras son dirigidas por el arquitecto D. José Polo. La Junta de Própios nombraba un regidor por semana para el control de las cuentas.
Según relato del Obispo Mariano Barrio en 1851 dice: El templo de esta parroquia dedicado a San Agustín, no carece de firmeza ni de gusto y está provisto de los ornamentos y el ajuar adecuados para el culto divino. Todos los fieles son campesinos y en la jurisdicción de la parroquia existen 10 ermitas. No en todas se celebra el sacrificio de la misa a causa de la escasez de sacerdotes y de la extrema pobreza de los fieles, a cargo de los cuales corre la conservación de las ermitas y la remuneración de los sacerdotes, pues no hay dotación para ermitas. La iglesia parroquial tiene una dotación de 2.900 reales. El párroco es de 2º ascenso y tiene un coadjuntor. Al servicio de esta iglesia solo hay asignado un presbítero regular exclaustrado.
Otra restauración importante comenzó en 1913 por sufrir desperfectos los arcos del crucero por la filtración de aguas que discurrían encauzadas por debajo del templo hacia la rambla. El cura D. Basilio Lafuente inició el oportuno expediente solicitando la ayuda del estado pero fue denegada. Las obras, como todas las restauraciones que ha sufrido el templo a lo largo de su historia, se llevaron a cabo gracias al dinero de la suscripción popular y los donativos. Durante las obras, el culto se llevó a cabo en la Capilla del Rosario volviendo a celebrarse en el altar mayor el 4 de abril de 1914.
Con motivo de la Guerra Civil, la noche del 26 de julio de 1936 fueros quemadas todas las imágenes, retablos y mobiliario. También fue quemado el importante Archivo Parroquial y la colección de palios y tapices. Entre las imágenes que fueron pasto de las llamas estaba la imagen del Patrón San Agustín obra del insigne Francisco Salzillo, la de San Cayetano de Roque López y La Verónica (figura de vestir) y La Magdalena del siglo XVII que la parroquia compró a la Cofradía de Jesús de Murcia en 1756 cuando esta adquirió la famosa Dolorosa de Salzillo.
Durante la Guerra Civil fue utilizada por el ejército republicano como almacén, como cárcel y la torre como puesto de vigilancia de las baterías antiaéreas de la costa cartagenera.
Este templo fue también protagonista de la mayor tragedia naval de la Guerra Civil Española. El barco nacional Castillo Olite fue hundido el 7 de marzo de 1939 en el puerto de Cartagena muriendo 1477 personas. Los 293 supervivientes ilesos fueron hechos prisioneros e internados en esta iglesia. El 29 de marzo fueron liberados y dirigidos por el Comandante Fernando López Canti se trasladan a Cartagena donde este asume el mando de la ciudad y de la base naval republicana. Por su comportamiento ejemplar hacia los prisioneros, en 1966 el Consejo de Ministros condece a Fuente Álamo de Murcia el título de Muy Noble y Muy Leal.
En 1963 con las donaciones de los vecinos, se levantó el segundo cuerpo de la torre y el ayuntamiento colocó un reloj de cuatro esferas. Era párroco de esta iglesia D. Pedro Azuar Guardiola.
Entre el 11 de marzo de 2007 y el 26 de octubre de 2008 se realizó una restauración integral del templo bajo la dirección del arquitecto D. Juan de Dios de la Hoz. Se reforzó la estructura del edificio, se cambió el suelo y tejado. También se descubrieron las linternas de las cúpulas en las capillas laterales y se recuperó la pintura del interior del templo del siglo XVIII y recuperado el batisterio en su lugar original.
Tiene su sede en esta iglesia la Hermandad de la Virgen del Rosario erigida canónicamente en 1716.