Die Kathedrale Sankt Sebastian ist der Mittelpunkt des Bistums Magdeburg. Wie soviel in Magdeburg zeugt auch diese Kirche von der langen Tradition des christlichen Glaubens in der Region: Bereits um 1015 weihte Erzbischof Gero am Ort der heutigen Kathedrale eine Stiftskirche. Die wurde allerdings schon um 1170 durch die noch heute vor allem im Turmbereich erkennbare romanische Basilika Sankt Sebastian ersetzt.
Bei Großfeuern 1188 und 1207 zweimal stark beschädigt wurde Sankt Sebastian im 14. und 15. Jahrhundert schließlich zu einer gotischen Hallenkirche umgebaut. Im 30jährigen Krieg erneut stark in Mitleidenschaft gezogen, fristete das Gotteshaus dann für lange Zeit ein kaum beachtetes Dasein. Der nördlich der Kirche gelegene Kreuzgang verfiel in dieser Zeit gänzlich. Während der Napoleonischen Kriege und in der Mitte des 19. Jahrhunderts diente die heutige Kathedrale dann nur noch als Lagerraum. Erst im Jahr 1873 kam Sankt Sebastian zurück in den Besitz der katholischen Gemeinde von Magdeburg. Der erste Gottesdienst fand 1878 statt.
Beim Bombenangriff auf Magdeburg am 16. Januar 1945 wurde auch die Sebastianskirche schwer beschädigt. Trotzdem wurde das Gotteshaus 1949 zur Hauptkirche des Erzbischöflichen Kommissariats erhoben und später die Mitte des Bischöflichen Amtes Magdeburg.
Seither hat Sankt Sebastian zahlreiche Reparaturen und Umbauten erfahren. In den 80-er Jahren kamen verschiedene moderne Elemente hinzu wie beispielsweise das Bronzeportal des Paderborner Künstlers Jürgen Suberg. Die letzten Arbeiten, der Einbau einer neuen Empore und das Verlegen des Altarraums in die Vierung, wurden im Frühjahr 2004 beendet; der Einbau der neuen Hauptorgel erfolgte im Frühsommer des darauf folgenden Jahres.