In origine la pala si trovava in San Domenico a Cittą di Castello, la chiesa la cui costruzione fu iniziata nel 1271 per incarico dei Padri Domenicani. A differenza delle due Adorazioni, il "Martirio di San Sebastiano č rimasto nella cittą umbra (oggi nella Pinacoteca Comunale). La cronologia, che fa riferimento all'anno 1498, era testimoniata dalla datazione scritta sulla predella, oggi perduta.

La scena del dipinto richiama il Martirio di san Sebastiano (National Gallery di Londra, precedentemente nell'Oratorio della basilica della Santissima Annunziata a Firenze) di Piero del Pollaiolo, con un simile martire issato su un lungo ed affusolato tronco d'albero, attorno al quale stanno i balestrieri che con le frecce trafiggono ogni parte del suo corpo. Gli atteggiamenti dei carnefici sono pił o meno gli stessi, con l'aggiunta della figura ripresa di spalle dallo stile tipico del Signorelli (si veda quella in primo piano, al centro, del "Testamento e morte di Mosč").