Il n’existe pas de documents historiques permettant de dater précisément la construction de l’édifice. Cependant, un acte de mars 1555 fait état d’une donation de trois florins et de deux nappes d’autel pour la restauration de certains édifices religieux de la région, dont la chapelle Saint-Sébastien.

A cette époque, Nendaz est une majorie sujette des Sept Dizains du Haut-Valais et dépendante du gouvernement de St-Maurice dans le Bas-Valais. Ce qui explique peut-être le choix de St-Sébastien comme saint patron. Ce dernier était un contemporain de St-Maurice, chef de la légion thébéenne massacrée par l’empereur Dioclétien, persécuteur des premiers chrétiens. En 288, St-Sébastien, centurion romain convertit au christianisme, fut transpercé de flèches et guérit miraculeusement. Depuis on l’implore contre le fléau de la peste.
Nendaz, comme le reste de l’Europe fut à plusieurs reprises victime de la peste qui décima la population. On peut voir dans ces épidémies une autre raison de choisir St-Sébastien comme protecteur. Tout au long de l’année de nombreuses processions conduisaient les fidèles de l’église de Basse-Nendaz jusqu’à la chapelle.

Au cours des siècles, l’édifice a probablement été rénové plusieurs fois, notamment dans les années 1850 – 1860 puisque Charles-Frédéric Brun, dit Le Déserteur, a restauré une peinture et peint le St-Sébastien situé en dessous du triptyque de style baroque. Plus récemment, dans les années 1970, le groupement des chasseurs de Nendaz, Veysonnaz et Salins rénova la toiture et les façades. Depuis lors, tous les 20 janvier, ils animent la messe de la St-Sébastien, patron des archers.