Antes da Catedral de São Sebastião de Leopoldina ser construída, existia no alto daquele morro, onde atualmente fica o monumento de Nossa Senhora da Paz, a antiga Igreja Matriz, criada no dia 27 de abril de 1854, pela mesma lei que elevou o então Distrito de São Sebastião do Feijão Cru à condição de Município de Leopoldina. O seu nome faz referência ao padroeiro do município, Santo protetor da peste e da guerra.
A paróquia era subordinada à diocese do Rio de Janeiro e, em 1897, por decreto do Papa Leão XIII, passou a ser subordinada à diocese de Mariana, antiga Capital do Estado de Minas Gerais.
Em 1926, o arcebispo de Mariana Dom Helvécio Gomes de Oliveira nomeou uma comissão para a construção da nova igreja. Com isso, a Igreja Matriz de São Sebastião foi demolida no ano de 1927 e em 12 de julho de 1928, foi dada a benção da pedra fundamental da nova matriz, que demorou 37 anos para ser construída, mobilizando toda a comunidade para angariar fundos para conclusão da obra.
Em 1942, com a criação da Diocese de Leopoldina, a Matriz de São Sebastião foi elevada à condição de Catedral, embora as obras ainda estivessem inacabadas, sendo concluída em 1965, com a construção de sua torre. Posteriormente foram realizadas obras complementares, como a cripta construída em 2006 para sepultamento dos bispos.
Além de suas belezas externas, a Catedral de São Sebastião chama atenção para os detalhes de seu interior, como as arcadas que separam a nave central das naves laterais. Os vitrais que ornamentam o templo contém 65 painéis, formados por 482 peças, com ilustrações religiosas.