Le saint patron de Valfabbrica est saint Sébastien, fêté le 20 janvier, dans l'église-musée qui lui est dédiée. Édifiée au XIVe siècle sur les murailles du château comme chapelle castrale, elle fut entièrement restructurée au XVIe siècle, lorsque les confréries du Très Saint Sacrement et de la Bonne Mort l'agrandirent en transformant l'intérieur en un espace à trois nefs ; d'autres interventions au XVIIIe siècle lui donnèrent son aspect baroque tardif actuel.
Derrière le maître-autel se trouve un panneau représentant la Crucifixion, les saintes femmes et les saints Sébastien et François, peint dans les années 1570 par Giovanni Maria Baldassini. Outre le maître-autel, l'église conserve six autres autels : le plus ancien, du XVIIe siècle, dédié à la Madone du Rosaire, ne conserve de sa disposition d'origine que les petits tableaux représentant les Mystères du Rosaire sur les côtés du retable, dont deux furent ensuite dérobés. Aujourd'hui, l'église sert aussi en partie de musée.
