Le esili e scarse notizie che si possiedono di Sebastiano si possono rintracciare nel calendario della Chiesa, Deposito martyrum (354), da cui si apprendono il nome, il martirio e luogo della sepoltura.
I documenti posteriori non aggiungono nessuna ulteriore informazione di qualche fondamento storico e tutti fanno riferimento a quella prima fonte o al massimo a un passo contenuto in un commento al Salmo 118, scritto da Sant’Ambrogio verso la fine del secolo IV.
Il grande vescovo milanese, senza precisare se Sebastiano fosse nato proprio a Milano, lo dice originario di quella città (“Utamur exemplo Sebastiani martyris, cuius hodie natalis est; hic mediolanensis oriundus erat”). Il passo ambrosiano prosegue affermando con certezza che il martirio sarebbe avvenuto a Roma, dove Sebastiano si era recato con l'unico scopo di testimoniare la propria fede cristiana, là dove più aspra infieriva la persecuzione. A Milano, infatti, sembra che Massimiano, collega dell’imperatore Diocleziano, tenesse un atteggiamento abbastanza tollerante nei confronti dei cristiani, contro i quali non avrebbe scatenato nessuna persecuzione. Sia dal passo di Sant’Ambrogio che dalla Depositio martyrum non possiamo dedurre che il nome, Sebastiano (dal greco sebastòs, venerabile), il martirio, il luogo della sepoltura (in catacumbas). Altro non è dato sapere, nè della professione nè dell'età nè del processo.
Con esattezza non conosciamo neppure l'anno del martirio, che presumibilmente potrebbe essere collocato fra il 303 e il 305, anni in cui Diocleziano, prima di ritirarsi a vita privata nel suo palazzo di Spalato, promulgò quattro successivi editti contro i cristiani. Nel suo intento di compiere una radicale riorganizzazione dell'impero, Diocleziano tentò anche di restaurarne l'unità religiosa, che vedeva minacciata dalla diffusione dei culti orientali e dalla propaganda cristiana. Per questo motivo, come aveva già fatto nel 296 contro i manichei, volle colpire i cristiani con provvedimenti come l'obbligo di sacrificare e l'allontanamento dalle cariche pubbliche e dall'esercito. Non è del tutto escluso, a questo proposito, che, come si apprende dalla più antica delle agiografie, Sebastiano facesse veramente parte della guardia imperiale e, per essersi rifiutato di rinnegare la propria fede, fosse stato condannato al supplizio.

Secondo alcune leggende greche e latine Sebastiano sarebbe nato a Milano, secondo altre a Narbona, ma tutte sono concordi nell'affermare che fosse di madre milanese e di padre romano, un funzionario imperiale della Gallia. La più antica delle leggende, alla quale attingono tutte le altre, è la Passio sancti Sebastiani, che durante tutto il Medioevo fu attribuita a sant ' Ambrogio. In realtà, la descrizione minuziosa dei luoghi in cui è ambientata la vicenda indica che l'autore doveva essere romano o, per lo meno, doveva essere vissuto a lungo in Roma.
La composizione dell'opera, in ogni caso, deve essere collocata intorno alla metà del secolo V, almeno una cinquantina di anni dopo la morte del vescovo milanese, che pertanto non poteva esserne l'autore. La Passio narra che Sebastiano, per essersi distinto fra i pretoriani di Massimiano, viene chiamato nella capitale dell'impero a far parte della guardia personale di Diocleziano, con il grado di ufficiale.
A Roma, godendo della fiducia dell'imperatore, ha l'opportunità di frequentare le famiglie dell'aristocrazia romana, presso le quali esercita un'intensa opera di propaganda e, nello stesso tempo, svolge un 'efficacie azione di sostengono e conforto dei cristiani incarcerati o condannati a morte. Nella Passio, intorno alla figura di Sebastiano orbitano molti altri martiri, alcuni realmente esistiti, altri inventati, fra i quali non esiste comunque alcun legame storico. I martiri storicamente accertati sono quelli che vengono venerati sulla via Ardeatina, Marco e Marcellino e sulla via Labicana, Castulo e Tiburzio. A questi vanno aggiunti il martire Vittorino e i Quattro Coronati, i santi Claudio, Nicostrato, Castoro e Simproniano, originari della Pannonia. Tutti gli altri sono quasi certamente frutto della fantasia dell'autore, che, fra l'altro, costruisce legami di parentela del tutto arbitrari e privi di qualunque fondamento e addentellato storico.
Secondo l'anonimo autore, infatti, Marco e Marcellino sarebbero fratelli, e così pure Castoro e Nicostrato, quest 'ultimo sposato a Zoe. Tiburzio sarebbe nato dal matrimonio di Claudio e Sinforosa, genitori anche dei fratelli Felice e Felicissimo. Andando a far visita a Marco e Marcellino, in libertà vigilata presso Nicostrato e Zoe, Sebastiano converte al cristianesimo anche i padroni di casa. Fra le numerose e prodigiose conversioni compiute da Sebastiano sono da ricordare quella di Tranquillino e Marcia, genitori di Marco e Marcellino, quel- la del prefetto di Roma, Claudio, e di sua moglie Sinforosa e dei figli. Anche il nuovo prefetto, Cromazio, insieme al figlio Tiburzio, è convertito alla fede cristiana, e con lui molte altre persone dell'aristocrazia.
Sotto la prefettura di Aquillino, nessuno dei convertiti da Sebastiano sfugge al martirio: Aristione, Crescenziano, Eutichiano, Urbano, Vitale, Giusto, ecc. Scoperto mentre è intento a dare sepoltura ai Quattro Coronati, Sebastiano viene chiamato in giudizio e, dopo un processo sommario, è condannato a morte mediante il supplizio delle frecce. Condotto fuori città dai suoi commilitoni, viene denudato e legato a un albero. Bersagliato dagli arcieri, viene trafitto da tante frecce da sembrare un riccio coperto di aculei ("ut quasi ericius esset hirsutus ictibus sagittarum " ). Quando, durante la notte, i cristiani si recano nel campo per recuperarne la salma e darle sepoltura, si accorgono con stupore che Sebastiano è ancora vivo.
Affidato alle cure di Irene, vedova del martire Castulo, Sebastiano riacquista miracolosamente la salute. Appena è di nuovo in forze, nonostante le preghiere dei compagni che lo vorrebbero in salvo lontano da Roma, Sebastiano, per testimoniare la propria fede, si reca al tempio di Ercole dove l'imperatore Diocleziano sta officiando un rito pubblico. Tratto in arresto, viene condotto all'ippodromo del Palatino e ucciso a bastonate. Per impedire che i cristiani lo recuperino e ne facciano oggetto di venerazione, il suo cadavere viene gettato in una cloaca. La stessa notte, però, il martire appare in visione alla matrona Lucina e le indica il luogo in cui giacciono le sue spoglie ("in cloaca illa quae est iuxta circum invenies corpus meum "). Le ordina, inoltre, di portarle nel cimitero della via Appia e seppellirle presso la tomba dei ss. Pietro e Paolo ("perduces ad Catacumbas et sepelies in intio cryptae iuxta vestigia Apostolorum " ).
Nella Passio, scritta quasi certamente durante il pontificato di Sisto III ( 432-440), alcuni dati, come il martirio sotto Diocleziano e la sepoltura ad Catacumbas, combaciano con le fonti storiche. Tutto il resto è invenzione della fervida fantasia dell'autore. Non va sottaciuto, tuttavia, che alcuni particolari della vita del martire, al tempo della compilazione dell'opera, dovevano essere ancora vivi nella memoria. Pertanto, come si è già accennato, alcuni dettagli, come ad esempio quello relativo alla professione militare, potrebbero essere ritenuti non del tutto improbabili.