Le palais ducal, conçu comme une ville à l’intérieur de la ville, est un édifice monumental d’une beauté peu commune ; il conserve tous les éléments associés à la vie à la cour, même s’il est aujourd’hui devenu la Galleria Nazionale delle Marche. Il offre un aperçu exceptionnel de l’art italien entre le Moyen Age et la Renaissance.

La décoration de ses salles revêt un caractère qui lui est propre, avec ses portes à marqueterie, ses bas-reliefs, ses frises et ses portails, et en fait un musée à lui tout seul. Ces salles abritent des tapisseries, des sculptures de bois et des peintures réalisées, entre autres, par Piero della Francesca, Paolo Uccello, Juste de Gand, Luca Signorelli, Giovanni Santi, Federico Barocci (dit le Baroche), Raphaël et le Titien. Le musée diocésain compte des panneaux peints et de précieux meubles religieux des églises de la ville et du diocèse.

Un échantillon de l’architecture locale du XIVe siècle, lieu de naissance de Raphaël, contient des peintures et une fresque de la Madone à l’Enfant, attribuées tout d’abord à Giovanni Santi puis à Raphaël; ces oeuvres font partie du patrimoine exceptionnel en matière de peinture et de sculpture qui constitue le noyau de l’héritage monumental séculier et religieux d’Urbino.