Sebastiaans ouders waren christenen. Hijzelf bekeerde zich in het geheim, omdat de christenen toen nog door de Romeinen vervolgd werden, en hielp de mensen die leden onder die vervolgingen. Als soldaat onder Diocletianus zou hij wonderen hebben verricht en hield hij lange redevoeringen. Hij wist de tweeling Marcus en Marcelianus te overreden de marteldood te sterven.
Hij viel hierdoor in ongenade bij de keizer, nadat die ontdekte dat hij christen was. Soldaten arresteerden hem en doorzeefden hem op het Marsveld met pijlen. Volgens een ander verhaal werd hij naakt aan een boom of (martel)paal gebonden.
De heiligeIrene, weduwe van de martelaarCastulus, wilde hem begraven maar merkte dat hij nog leefde. Ze nam hem mee naar huis en verzorgde hem. Enkele dagen later stond Sebastianus op de trappen van de tempel van Sol Invictus om de twee keizers te wijzen op hun onrechtvaardig optreden tegen de christenen. Opnieuw werd hij gearresteerd en in het Circus van Rome doodgeknuppeld; zijn lichaam werd in de Cloaca Maxima (riool) gegooid. De heilige Lucina (een ander verhaal zegt dat het Irene was) nam zijn stoffelijk overschot mee, waste het en begroef hem in de catacomben aan de Via Appia, bij de toenmalige apostelbasiliek, op de plaats waar nu de basiliek van Sint-Sebastiaan buiten de Muren staat.
In de 9e eeuw werd Sebastiaan patroon van de apostelbasiliek. Zijn lichaam lag later in een zijkapel van de basiliek.Hij werd al vroeg vereerd in West-Europa.
Sint-Sebastiaan is de beschermheilige van onder andere de (boog-)schutters (veel schutterijen dragen zijn naam), soldaten, jagers, steenhouwers, tuiniers, kleermakers en brandweerlieden. Verder was hij een van de zes pestheiligen, kinderen kregen zijn naam om onder andere pest, lepra, zweren en andere ziektes af te weren.
Zijn naamdag is 20 januari, de dag waarop hij stierf in het jaar 288. Deze dag is tevens een merkeldag waarop de volgende weerspreuk van toepassing is:
Vriezen op Sint-Sebastiaan, is op Lichtmis gedaan.
Sebastiaan is voor de christelijke (middeleeuwse) kunstenaar en voor kunstenaars van later tijd wat Apollo voor de antieke, heidense kunstenaar was: een verbeelding van het mannelijk naakt. Er zijn dan ook tientallen afbeeldingen van Sebastiaan uit alle tijden bewaard gebleven, waarvan sommige van grote kunstenaars. Voorbeelden van beroemde schilderijen zijn:
Leon Bakst, 1911, Schets voor het stuk 'het martelaarschap van Sint Sebastiaan' door Gabriele D'Annunzio, Bibliotheek voor Decoratieve Kunsten te Parijs