La chiesa di San Sebastiano si trova poco prima dell'ingresso di Bolgheri, lungo il Viale dei Cipressi, sul quale se ne vede la facciata sinistra. All'esterno presenta una facciata del tipo a capanna, in mattoni rossi, retta da due semipilastri che terminano con un frontone modanato. Il portale è di legno ed ha gli stipiti in pietra; l'architrave presenta, in una lunetta di pietra, i resti di una pittura murale raffigurante un Ecce Homo. Sopra la lunetta lo stemma della famiglia Della Gherardesca. Sul colmo del tetto c'è una croce di pietra. Sul lato destro si aprono due finestre ad arco.
 All'interno la chiesa ha il soffitto di legnoa capriate, il manto di copertura e il pavimento in cotto. Al centro c'è una lastra tombale in marmo con lo stemma Della Gherardesca con la scritta “Gherardeschae sepolcrum comitabus”. Le mura sono adornate sia in alto che in basso con motivi vegetali alternati a motivi geometrici ed una fascia di archetti tricuspidati. Sul lato si aprono due  finestre ad arco molto decorate. Tra le finestre si inseriscono tre tombe della famiglia Gherardesca e sulla porta compare lo stemma di questa famiglia.  
L'abside è formata da una calotta circolare rialzata; al centro dell'altare c'è un dipinto della Madonna con il bambino. La semi calotta rappresenta un cielo stellato. La parte destra ha due porte che comunicano con la sagrestia e che sono   sormontate da una decorazione; sulla chiave dell'arco è disegnato un tondo recante un fiore stilizzato. Lo specchio della lunetta simula un rosone traforato. Anche qui le decorazioni alternano motivi geometrici a motivi floreali  e vegetali stilizzati. Tra le due porte si inserisce una tomba della famiglia Della Gherardesca.
  La controfacciata è adorna delle stesse decorazioni che caratterizzano la fascia inferiore e quella superiore della chiesa. La porta di ingresso è sormontata da fregi analoghi a quelli delle altre due porte. Al centro della lunetta, al posto del rosone c'è un tondo, con cornice realizzata a disegni geometrici alternati a corolle, al cui interno campeggia, su fondo azzurro, la croce di sant'Andrea.
La chiesa, di costruzione recente, presenta nell'architettura e nella decorazioni una tipologia tardo-gotica che colloca la sua fondazione alla fine del diciannovesimo secolo.