Die Kirche von San Domenico in Fano, auf der Via Bartolagi gelegen, ist eine schöne spätgotische Kirche aus dem Jahr 1216 mit einem Kirchenschiff und einem Satteldach. Sie wurde zwischen 1703 und 1707 von Francesco Gasparoli entworfen, und das Innere wurde im Spätbarock komplett renoviert. 1944 wurde sie durch Bomben stark zerstört und war bis  Juli 2007 für die Öffentlichkeit nicht zugänglich. Nach einer großen Restaurierung wurde die Pinakothek San Domenico wieder eröffnet und zeigt die herrlichen Werke der ursprünglichen Kunst der Kirche und andere Meisterwerke. Dies ist eine Galerie für religiöse Kunst, die Fresken aus dem vierzehnten Jahrhundert versammelt, wie die Lünette mit der Madonna mit Kind und Santi Domenico, Giacomo Maggiore, Tommaso d’Aquino und Leonardo, dem Meister der Krönung aus Urbino zugeschrieben; die Kreuzigung und die Geschichte von Santa Maria Maddalena von Ottaviano Nelli aus der ersten Hälfte des fünfzehnten Jahrhunderts; und in einer anderen Nische die Jungfrau mit Kind und Santi Domenico, Fortunato, Francesco ed Eusebio von Giambattista Ragazzini, aus der Mitte des sechzehnten Jahrhunderts. Bemerkenswert sind auch die beiden geschnitzten und vergoldeten barocken Altäre. Heute sind in der Kirche von San Domenico außergewöhnliche Gemälde ausgestellt, wie die Hochzeit der Jungfrau von Guercino, die Ekstase von San Tommaso von Palma il Giovane, die Madonna mit der Rose von Simone Cantarini; sowie andere Gemälde von Sebastiano Ceccarini, Simone de Magistris, Giovanni Francesco Guerrieri, Federico Barocci, Palma il Giovane, Federico Zuccari und anderen bedeutenden Malern des siebzehnten Jahrhunderts.