Schutzpatron von Valfabbrica ist der heilige Sebastian, gefeiert am 20. Januar, in der ihm geweihten Kirche-Museum. Im 14. Jahrhundert auf den Burgmauern als Burgkapelle errichtet, wurde sie im 16. Jahrhundert vollständig umgebaut, als die Bruderschaften des Allerheiligsten Sakraments und des Guten Todes sie erweiterten und das Innere in einen dreischiffigen Raum verwandelten; weitere Eingriffe im 18. Jahrhundert gaben ihr das heutige spätbarocke Aussehen.
Hinter dem Hochaltar befindet sich eine Tafel mit der Kreuzigung, den Trauernden und den Heiligen Sebastian und Franziskus, in den 1570er-Jahren von Giovanni Maria Baldassini gemalt. Neben dem Hochaltar bewahrt die Kirche sechs weitere Altäre: Der älteste, aus dem 17. Jahrhundert, der Madonna del Rosario geweiht, bewahrt von der ursprünglichen Ausstattung nur die kleinen Bilder der Rosenkranzgeheimnisse an den Seiten des Altarbilds, von denen zwei später gestohlen wurden. Heute dient die Kirche teilweise auch als Museum.
