Un'inscrizione presso la porta laterale riporta il nome dell’autore della chiesa, Lamberto e la data 5 ottobre 1507. La dedica ai due santi Rocco e Sebastiano, protettori dalle piaghe, era frequente nei momenti di pestilenza, come ringraziamento per la fine di un’epidemia, e in generale appartiene alla tradizione delle chiese ospedaliere. L'edificio è stato infatti eretto per volontà della Confraternita della Misericordia, che assisteva i malati di Castel Bolognese sin dall’origine del borgo.
La chiesa presenta forme arcaiche, improntate all’estetica romanico-ravennate, forse dovute a interventi di restauro otto-novecenteschi. L’interno è a navata unica coperta da volte a vela e ospita tre altari.
Nel presbiterio si conserva un ampio frammento dell’affresco cinquecentesco Madonna con Bambino in trono e quattro santi del 1532, attribuita a Girolamo da Treviso Il Giovane. Intorno alla chiesa si trova il Parco delle Rimembranze, creato nel 1924 in onore dei caduti della grande guerra, una piccola distesa di pini recinta dalla cancellata in ferro battuto opera del maestro faentino Luigi Matteucci.
