Nasce nel settembre del 1841 a Fermo.
Suo padre era un noto avvocato penalista, fervente mazziniano e avversario del governo papale, aveva negato ai figli la frequentazione delle scuole dei Gesuiti, le sole esistenti in città. Augusto quindi si trovò a studiare da solo o con l'aiuto della madre, che tra l'altro non lo riteneva nemmeno dotato di grande intelletto, cosa che lo influenzò per alcuni anni. Ma la lettura dell'Orlando Furioso dell'Ariosto risvegliò in lui la passione, la curiosità e l'amore per il sapere, si trasferisce quindi a Firenze con la madre, frequenta la scuola religiosa degli Scolopi ed ottiene la licenza ginnasiale in due anni e quella liceale in uno solo. Si sposta quindi all'università di Camerino dove si laurea in Medicina nel 1863, a soli ventidue anni, parte allora per Parigi dove frequenta anche li l'università, seguendo le lezioni dei più importanti medici francesi come: Bazin, Fournier e Trousseu. Vince una borsa di studio grazie alla quale va in Germania dove, sotto la guida di Trauble, altro grande luminare della medicina, compì la preparazione allo studio metodico del malato, pratica che lo aveva appassionato dopo aver letto gli studi di Maurizio Bufalini, ed alla quale si era accostato durante il terzo anno di medicina.
Tornato in Italia realizza un lavoro sull'itterizia, pubblicato a Firenze nel 1868, nel quale riconduceva la malattia a profondi cambiamenti nelle proprietà del sangue, grazie a questo studio nel 1869, ottiene il posto d'aiuto alla cattedra di Guido Baccelli, medico ed accademico romano. Risalgono a questo periodo le ricerche: sull'arseniato di chinina nella cura della malara, sulla regolazione della temperatura animale e sulla teoria dalla febbre. Nonostante l'aiuto di Baccelli, non riesce ad aggiudicarsi la cattedra vacante all'università di Torino nel 1874, ma l'anno successivo viene destinato a quella di Bologna da Ruggero Bonghi, ministro della pubblica istruzione. Durante il biennio 1888-89 gli fu affidato l'incarico di Rettore dell'ateneo e nel 1892, diventa anche il direttore della clinica cittadina.
Furono numerosi gli scritti pubblicati la prima volta nel 1902, su tutte le "Lezioni di clinica medica" del 1908, "Medico pratico" del 1914 e "Pensieri e precetti" del 1924. Si distinse anche in ambito politico, eletto deputato nel collegio fermano, come radicale di tradizione mazziniana, fece scalpore un suo discorso su Francesco Crispi, all'epoca Presidente del Consiglio; oltre che deputato fu consigliere superiore della pubblica istruzione.
L'originalità del suo pensiero si deve proprio al'eccellente combinazione tra il metodo sperimentale ed il metodo logico induttivo, verrà infatti considerato uno dei più grandi innovatori della medicina del suo tempo. Si fece promotore di un'attività clinica basata sul malato, sui sintomi e sulle cause della malattia, definendola in maniera scrupolosa e attenta, sostenendo che siano essenziali: la capacità di critica e la facoltà di mettere in discussione le conclusioni. Viene introdotto quindi un fattore determinante ed allo stesso modo innovativo, la continuità tra l'osservazione, la ragione e l'immaginazione. Ritiene efficace la cura di un sintomo solo se questo, viene considerato in relazione al processo che lo genera, quindi alla meticolosità negli studi, nell'osservazione e nella cura dei pazienti, si accompagnano l'amore all'umanità, due aspetti imprescindibili e vincolanti nell'ambito dell'educazione di un buon medico.
Fu anche uno straordinario studioso di istologia, l'anatomia patologica e la microbiologia, diede nome alla legge della fisiopatologia cardiaca formulata nel 1887. Elabora poi una teoria della febbre e si dedicò inoltre alla diagnosi precoce dei malati di tubercolosi, delle malattie del sangue, della patologia del ricambio e dell'insufficienza ghiandolare. Prezioso è anche il contributo in campo neurologico, studia vari aspetti del cervello umano come i tumori del cervelletto, le conseguenze dalla sifilide e delle sclerosi cerebrospinali; infine fu anche redattore di perizie medico-legali. Visse in un tempo dove si affermavano due dottrine opposte: la patologia cellulare di Virchow e la teoria dei batteri di Pasteur, collocandosi come mediatore tra queste tesi antagoniste, evidenziando la necessità di far ricorso ad entrambe per fare luce sulla malattia.
Sottolineò come il medico dovesse sempre passare dalla corsia al laboratorio e non viceversa. Si professava agnostico, ripugnava lo scetticismo e l'indifferenza, riteneva nobile qualsiasi credo purché manifestato con convinzione, riponeva grande fiducia nella ragione, nella scienza, nella bontà d'animo e nella giustizia. Si prodigò in maniera particolare per alleviare le sofferenze altrui e manifestò sempre una grande umanità nel trattamento dei suoi pazienti. Considerato uno dei più grandi clinici tra la fine del XIX secolo e gli inizi del Novecento, dopo il suo ritiro dalle attività mediche, si spegnerà a Bologna nel novembre del 1932.
Fermo la sua città natale gli intitolerà l'ospedale civico.