Il Palazzo, situato al fianco della cattedrale, fu il più ambizioso progetto voluto dal duca Federico da Montefeltro, signore colto e raffinato. Il complesso architettonico costituisce uno degli esempi piùinteressanti e riusciti dell’intero Rinascimento italiano. Celebre la definizione che ne diede Baldassarre Castiglione, uno dei piùimportanti letterati dell’epoca: “non un palazzo, ma una cittàin forma di palazzo esser pareva”. Ospita un giardino pensile situato fra gli alloggi del duca e quelli della duchessa. La sua realizzazione è attribuita a Francesco di Giorgio, architetto senese che subentrò nei lavori al Laurana nel 1474. Si tratta di un cortile trapezoidale cinto da un muro in cui si aprono ampie finestre rivolte verso il colle delle Vigne. L’area del giardino èdivisa in quadri da larghe strade lastricate di grandi pietre quadrate. Al centro si trova una fontana di pietra a forma di vaso, situata sopra tre gradini che la circondano. Nel Cinquecento la fontana centrale fu provvista di una meridiana le cui linee orarie, poste sotto il livello dell’acqua, erano delineate in modo da tenere conto della rifrazione.
Nell’Ottocento il giardino venne progressivamente abbandonato e la sua presenza fu cancellata. Il suo restauro è avvenuto negli anni ’80 del Novecento, nell’ambito di un’opera di recupero che ha investito l’intero Palazzo. Nel corso dei lavori sono stati ripristinati i percorsi, le aiuole sopraelevante in pietra piantate con rose e la fontana centrale.
La professoressa Giovanna Giomaro si è occupata dell’ampliamento del corredo botanico: ciascuna aiuola con una base di prato verde èstata ornata con alberelli di gelsomino comune e gruppi di rose insolite, non rifiorenti, ma di grande fascino storico, tra cui: “Scabrosa”, “Variegata di Bologna”, “Rose de Pientres”, “Chapeau de Napoleon”, “Baron Girod de l’Ain”, “Queen of Bourbons”. Le varietà rifiorenti e striscianti sono state posizionate in modo da mascherare l’aprirsi delle prese di luce a oblòper i locali sottostanti, mentre le rose antiche formano ceppi unici disposti secondo le varietà, l’epoca di fioritura e gli effetti cromatici.