La chiesa prospetta su Fondamenta San Sebastian con una facciata in sobrio stile rinascimentale bipartita orizzontalmente da un alto cornicione e coronata da un timpano triangolare sormontato dalle statue di tre santi, fra cui San Sebastiano (al centro). Sopra il portale, inquadrato fra due monofore ad arco, vi è il rosone circolare. Dietro l'abside semicircolare, lungo il perimetro di Campo San Sebastian, vi è il campanile a pianta quadrangolare, culminante con un torrino ottagonale poggiante sopra la cella campanaria.

La chiesa presenta un importante ciclo pittorico di Paolo Veronese, che decorò il soffitto della sacrestia, la navata centrale, il fregio, la parte orientale del coro, l'altare maggiore, le porte dei pannelli dell'organo e il presbiterio. Spiccano tra questi i tre dipinti Scene della vita di Ester. L'artista stesso è sepolto nella chiesa, vicino all'organo. Anche il fratello Benedetto è sepolto nella chiesa.