Le couvent subit peu de dommages durant la Révolution française. Le 27 août 1795, le couvent des Augustins devient le Muséum Provisoire du Midi de la République et ouvre solennellement ses portes au public. La collection se constitue à partir de saisies révolutionnaires et de dépôts de l'état. L'ensemble de ces oeuvres est présenté dans le cadre somptueux de l'église et des salles capitulaires de l'ancien couvent des Augustins, ainsi que dans une aile construite à la fin du XIXe siècle sur des plans de l'architecte Viollet-Le-Duc, constituée d'un escalier monumental et de vastes salles à l'éclairage zénithal. Au XIXe siècle, le musée subit de nombreux changements, dont le plus spectaculaire demeure l'aile construite par Denis Darcy sur des plans de Viollet-Le-Duc de 1893 à 1903. En 1975, l'administration des Monuments historiques débloqua des crédits afin de commencer un programme de réaménagement, conduit par Yves Boiret, architecte en chef des Monuments historiques, et Denis Milhau, conservateur en chef du musée. Ces dernières années ont été marquées par la rénovation de la présentation des collections de sculptures romanes qui constituent l'un des fleurons du musée des Augustins. Un projet de restructuration de l'ensemble du bâtiment et de redéploiement des collections est actuellement à l'étude, devant permettre la modernisation des structures et une amélioration sensible en direction du public.