Augustin Weltzel war Sohn eines Waldaufsehers auf den Gütern des Grafen von Saurma-Jeltsch. Nach dem Abitur am Breslauer Gymnasium und dem theologischen Studium an der Universität Breslau erhielte er am 8. Mai 1841 die Priesterweihe.
Er wurde zunächst Pfarrvikar in Stettin, dann in Pommersdorf. 1857 wurde er mit Unterstützung des Grafen von Saurma-Jeltsch Pfarrer in Tworkau, wo er bis zu seinem Tod 1897 blieb.
1863 wurde er zum Reichstagsabgeordneten für den Kreis Ratibor gewählt. 1866 wurde er vom preußischen König Wilhelm II. mit dem Roten Adlerorden der IV. Klasse ausgezeichnet. 1899 verlieh ihm die Universität Breslau die Ehrendoktorwürde.
Schon während des Aufenthaltes in Pommern interessierte sich Weltzel für Geschichte. Nach dem Umzug ins oberschlesische Tworkau begann er in den Archiven von Ratibor, Breslau, Oppeln, Berlin, Troppau, Prag und Wien zu forschen.
Er verfasste zahlreiche Monographien über oberschlesische Städte sowie Adelsgeschlechter. Er las und ordnete die Schirnding’sche Sammlung zu der heute überlieferten Sammlung.
Seit 2007 verleiht die Bewegung für die Autonomie Schlesiens den Augustin-Weltzl-Preis „Der Oberschlesische Tacitus“ für wissenschaftliche Abhandlungen über die Geschichte Oberschlesiens