1877 erhielt der Kölner Baumeister Heinrich Johann Wiethase den Auftrag zum Bau einer Kirche in Großkönigsdorf. Wiethase, der etwa gleichzeitig den Wiederaufbau der durch einen Brand zerstörten Stiftskirche Knechtsteden in Dormagen leitete, entwarf für Großkönigsdorf die St. Sebastianus-Kirche an der Aachener Straße, eine dreischiffige Hallenkirche mit Querhaus und Turm im neugotischen Stil. Der Bau wurde 1879 weitestgehend vollendet und benediziert. Einige Jahre zuvor (1865) war die sogenannte Kapellengemeinde Großkönigsdorf aus der bis dahin zuständigen Mutterpfarrei Buschbell entlassen worden. 1887 erfolgte die feierliche Pfarreierhebung zur Gemeinde St. Sebastianus. 1891 schließlich, als auch die Kleinkönigsdorfer, die bis dahin zu St. Nikolaus in Brauweiler gehört hatten, Mitglieder der Gemeinde St. Sebastianus wurden, waren erstmals und endlich alle Königsdorfer in einer gemeinsamem Pfarrei zusammengeführt. Die Kirche wurde somit auch zur Identitätsstifterin eines „vereinigten Königsdorfs“. Im Laufe der Zeit mussten an der Kirche immer wieder Erweiterungsbauten durchgeführt werden, um den großen Zulauf bewältigen zu können. 

Nach dem zweiten Weltkrieg mussten viele Teile erneuert und restauriert werden, da bei den Bombenangriffen auf den nahe gelegenen Bahnhof 1945 alle Fenster und Dächer des Gotteshauses zerstört worden waren. Im Jahre 1956 schließlich war die Kirche wieder komplettiert, allerdings mit schlichter Farbgebung des Innenraums in Weiß und Grau. Bis 1976 tat sie so ihren Dienst als Pfarrkirche. 

In den 1980er Jahren erfolgte eine aufwändige Sanierung und Restaurierung des Gebäudes, was unter Leitung von Pfarrer Kampmann auch mit vielfältiger Eigenarbeit von Gemeindemitgliedern bewältigt wurde. Dabei gab man dem Gebäude die farbige Ausmalung der Vorkriegszeit zurück, so dass die alte Pfarrkirche aus dieser Phase strahlend und schöner denn je hervorging.

Geweiht ist die Kirche dem Hl. Sebastianus, der als römischer Soldat für seinen Glauben in den Tod gegangen war. Der alte Hochaltar mit dem Retabel, also dem aus Holz geschnitzten und bemalten Aufsatz, zeigt die Lebensgeschichte des Hl. Sebastianus