Na pół umarłego odnalazła go pewna niewiasta, Irena, i swoją opieką przywróciła mu zdrowie. Sebastian, gdy tylko powrócił do sił, miał ponownie udać się do cesarza i zwrócić mu uwagę na krzywdę, jaką wyrządzał niewinnym wyznawcom Chrystusa. Wtedy Dioklecjan kazał go zatłuc pałkami, a jego ciało wrzucić do Cloaca Maxima. Wydobyła je stamtąd i pochowała ze czcią w rzymskich katakumbach niewiasta Lucyna. Był to prawdopodobnie rok 287 lub 288.
Święty Sebastian cieszył się tak wielką czcią w całym Kościele, że należał do najbardziej znanych świętych. Rzym uczynił go jednym ze swoich głównych patronów.
Świętego Sebastiana zaliczano do grona Czternastu Wspomożycieli. Nad grobem męczennika wybudowano kościół pod jego wezwaniem – to obecna bazylika św. Sebastiana za Murami (San Sebastiano fuori le Mura), gdzie spoczywają jego relikwie. W miejscu męczeństwa powstał drugi kościół, bazylika św. Sebastiana na Palatynie (San Sebastiano al Palatino). W bazylice św. Piotra w Watykanie znajduje się kaplica św. Sebastiana, która obecnie jest miejscem spoczynku św. Jana Pawła II.
Sebastian jest patronem Niemiec, inwalidów wojennych, chorych na choroby zakaźne, kamieniarzy, łuczników, myśliwych, ogrodników, rusznikarzy, strażników, strzelców, rannych i żołnierzy. Poświęcono mu liczne i wspaniale dzieła.
