O templo foi construído em finais do século XV, nos arrabaldes da cidade, sendo dedicado a São Sebastião, santo protector das pestes.
Em 1596, e na sequência da invasão pelas tropas inglesas do conde de Essex, o edifício ficou muito danificado, sendo o restauro assumido financeiramente pelo bispo Fernando Martins Mascarenhas.
A capela lateral de estilo manuelino é dedicada a São Roque.