Es Licenciado en Ciencias Económicas y Empresariales por la Universidad Complutense de Madrid y Doctor en Economía por la Universidad de Minnesota y por la Universidad Complutense. Ha sido director adjunto de la revista "Moneda y Crédito" y miembro de los comités científicos de FEDEA (Fundación de Estudios de Economía Aplicada) y NOMISMA. Es Profesor Titular de Fundamentos del Análisis Económico, de la Facultad de Ciencias Económicas de la Universidad Complutense de Madrid, actualmente en excedencia.

En sus comienzos trabajó con Carlos Solchaga en el Ministerio de Hacienda y en el Servicio de Estudios del Banco de España. Desde finales de 1999, ejerció como director del Servicio de Estudios del BBVA. Al frente de dicho servicio, realizó informes críticos con algunos aspectos de la política económica del gobierno del PP y de su ministro de Economía, Rodrigo Rato. Sebastián fue cesado en 2003 de dicho puesto por el presidente de la entidad.

En enero de 2003, se incorporó al equipo de asesores económicos del secretario general del PSOE, José Luis Rodríguez Zapatero. Desde entonces, su nombre sonó con insistencia [sin referencias] para numerosos cargos importantes, como el de ministro de Economía tras la victoria socialista en las elecciones generales de 2004 o gobernador del Banco de España en sustitución de Jaime Caruana. Finalmente, el Presidente del Gobierno lo mantuvo en su círculo de confianza nombrándolo Director de la Oficina Económica del Presidente.

El 25 de octubre de 2006, José Luis Rodríguez Zapatero lo eligió como candidato del PSOE a la alcaldía de Madrid en las elecciones municipales españolas de 2007. Hasta esta fecha, Sebastián ejercía como director de la Oficina Económica del presidente del Gobierno de España y como profesor titular de Fundamentos del Análisis Económico en la Universidad Complutense de Madrid.