Uno de los tesoros más importantes que conserva la catedral de Palencia es el lienzo que representa el martirio de San Sebastián, del pintor cretense El Greco. Dominico griego, que así es como le llamaban en España, realizó para Palencia un magistral cuadro con el martirio de este soldado romano del siglo III que, por confesar su Fe en Cristo, fue martirizado. La escena representa el primer martirio, cuando es asaeteado.

Atado a un árbol, la imagen del Santo muestra una composición en serpentinata –curva y contracurva-, que imprime un dinamismo a la composición, propio del Manierismo. Para crear este movimiento, El Greco se inspira en el arte que conoció durante su estancia italiana en Venecia y Roma, tomando notas claras del grupo escultórico del Laocoonte (siglo II a. C.) y de Miguel Ángel. Por otro lado, el gusto por el colorido y la pincelada suelta, así como el uso de la luz, los toma de los pintores venecianos Tiziano y, sobre de todo, Tintoretto.

Es una obra de la primera época española, posiblemente realizada hacia 1577-1580, cuando estaba pintando para Toledo el Expolio de la sacristía de la catedral de Toledo o el retablo del monasterio de Santo Domingo de la misma ciudad.