Una reciente investigación de Abel Lobato ha documentado la autoría de esta imagen de San Sebastián a Francisco Fermín, oficial de Gregorio Fernández que seguramente nació en Valladolid en torno a 1599. Hasta entonces la escultura, que preside la capilla dedicada al mártir romano en la Catedral de Palencia, estaba tradicionalmente atribuida a Juan Antonio de Estrada, otro discípulo de Fernández.

La imagen tuvo que ejecutarse entre 1636 y 1637 ya que el 17 de marzo de 1639 se otorga carta de pago a Juan Rodríguez Gavilán, yerno de Gregorio Fernández, por la suma de los 157 reales que faltaban para completar los 1433 en los que se había concertado la figura. Gavilán actuó en nombre de Fermín y de María Pérez, viuda ya de Fernández -que falleció en enero de 1636-, según un poder fechado el 29 de junio de 1638, por lo que probablemente el santo fuera concertado en origen con el maestro. La pintura y el dorado se realizaron en 1637.

La talla, actualmente en la Catedral de Valladolid con motivo de la exposición Gregorio Fernández y Martínez Montañés: El arte nuevo de hacer imágenes, sigue al pie de la letra la composición del San Sebastián (1615-1620) que Fernández realizó para el desaparecido monasterio franciscano de El Abrojo, hoy en el Museo Nacional de Escultura (Valladolid).

El santo se dispone en "contrapposto" atado a un árbol y asaeteado por seis flechas; una de ellas le atraviesa la axila hasta la parte posterior del cuerpo, en un recurso truculento propio del Barroco. Fermín emplea de postizos ojos de cristal y puntilla de tela en el paño de pureza, conservada solo en la parte posterior, como lo hizo su maestro en algunas obras.

De Francisco Fermín, uno de los mejores discípulos de Fernández, se van conociendo poco a poco nuevos datos. Su obra más famosa como escultor independiente es el Cristo Yacente de la hermandad homónima de Zamora. Se sabe también que se trasladó a Bilbao en 1642, siendo fundamental su llegada para la renovación de la escultura en Vizcaya al ser uno de los principales introductores en el territorio, donde probablemente falleció, del estilo castellano de su maestro.