La Iglesia de San Sebastián fue usada como capilla del Colegio Mayor de San Bartolomé.
Se alza en la Plaza de Anaya, sobre el lugar que ocupó otra iglesia de los dominicos de siglo XIII. Pero en el siglo XVI el Cardenal Juan Álvarez de Toledo mandó construir esta otra notablemente mejor, para grandeza de su orden.
Las obras duraron de 1533 a 1610, pasando por diferentes tendencias arquitectónicas y terminando en un monumental templo de cruz latina en una sola nave con sencillas formas que encuentran su madurez en el cimborrio rematado por una cúpula sobre un alto tambor octogonal. Su mayor interés artístico radica en la fachada. El Pórtico es uno de los más puros ejemplos de la arquitectura del Renacimiento del último tercio del siglo XVI. En la hornacina situada sobre su puerta hay una imagen de San Sebastián.
Fue reformada en el siglo XVIII por Alberto Churriguera. Tiene planta de cruz latina y cúpula octogonal. Su exterior tiene puertas ornamentadas, al mediodía y al naciente, con esculturas de San Juan de Sahagún y San Sebastián debidas a José de Larra, el Churriguera. Su retablo lo compone un lienzo del martirio de San Sebastián debido al pincel de Sebastián Conca, fechado en 1740. También se encuentran en su interior cuadros de la Adoración de los Pastores y de los Reyes atribuidos a Pedro Orrente entre otros.
En la actualidad es la parroquia de la catedral.
El 6 de octubre de 2011 el conjunto del Colegio de Anaya, Hospedería e Iglesia de San Sebastián fue declarado Bien de Interés Cultural con categoría de Monumento.
