Der Palazzo Ducale von Pesaro ist der ehemalige Sitz des Herzogs und seines Hofes und das älteste Gebäude an der zentralen Piazza del Popolo. Dort wurden die wichtigen Entscheidungen der Stadtregierungen getroffen. Der Palast wurde zwischen dem zwölften und dem siebzehnten Jahrhundert in verschiedenen Epochen erbaut. Die Arbeiten wurden von den Malatesta begonnen und später von Alessandro Sforza verlängert. In der Mitte des sechzehnten Jahrhunderts beriefen die della Rovere Künstler wie Federico Brandani, Taddeo Zuccari und Ludovico Carracci zur Gestaltung der Dekorationen. Nach der Umsiedlung des Hofes von Urbino nach Pesaro im Jahre 1564 wurde der Palazzo Ducale das administrative Zentrum des Herzogtums und erreichte somit den Höhepunkt seiner Macht. Mit dem Tod Francesco Maria II als letzter Nachkomme der Familie im Jahr 1631, wurde das Herzogtum Urbinio dem Heiligen Stuhl zugeführt, sodass dies das Ende der Familie und des Palastes bedeutete. Innerhalb weniger Monate wurde das Gebäude von Möbeln und außergewöhnlichen Werken von Künstlern wie Raffaello Sanzio, Bronzino, Tiziano, Bassano und Barocci geräumt. Viele der Stücke wurden nach Florenz zu Claudia de‘ Medici, der Witwe von Federico Ubaldo und zu Vittoria Farnese, der letzten Erbin der della Rovere gebracht. Der Palazzo Ducale wurde der Sitz der Kardinäle Legati, die Pesaro zwischen 1631 und 1797 regierten. Nach der Einigung Italiens wurde er der Sitz der Präfektur. Antike Spuren blieben von der alten Pracht im Salone Metaurense, der im fünfzehnten Jahrhundert von Alessandro Sforza gebaut wurde sowie an der alten Holzdecke aus dem Jahr 1620, die durch die Hand des Architekten Giovanni Cortese entstand. Wunderschön ist auch der Raum von Laurana aus dem fünfzehnten Jahrhundert, der oft für Ausstellungen genutzt wird. Die Fassade wurde mehrfach renoviert, der unversehrteste Teil ist der unter den Bogengängen. Die Zinnen stammen aus dem Jahr 1926 und sind deutlich auffälliger als die Originale aus dem fünfzehnten Jahrhundert. Der Palazzo Ducale ist heute Sitz der Präfektur von Pesaro und Urbino und kann nur während der Sommersaison anlässlich von Führungen oder unterjährig während Ausstellungen besichtigt werden.