Federico da Montefeltro, valoroso capitano di ventura e illuminato mecenate, signore del Ducato dal 1444 al 1482, volle la realizzazione di quella che ancora oggi è considerata una delle più belle opere del Rinascimento: il Palazzo Ducale di Urbino. Nonostante la scarsità di documenti che attestino la nascita e lo sviluppo di questa maestosa costruzione, è riconosciuto dagli studiosi che vi parteciparono alcuni fra gli artisti più grandi dell'epoca. Fra le innumerevoli maestranze che furono impiegate per la costruzione, spiccano i nomi di tre architetti: il fiorentino Maso di Bartolomeo, il dalmata Luciano Laurana, il senese Francesco di Giorgio Martini e di diversi decoratori e artisti che resero il palazzo della città di Urbino un punto focale del Rinascimento Italiano. Il Palazzo Ducale ebbe diverse fasi di sviluppo; il nucleo più antico, (conosciuto come l'appartamento della Jole) fu edificato per volontà del conte Guidantonio, padre di Federico. Si affaccia con il suo lato lungo su piazza del Rinascimento ed è stato il punto di partenza per l'ampliamento e l'assetto successivo del palazzo. A Luciano Laurana si devono la facciata con i suggestivi torricini, lo studiolo, e numerosi ambienti del piano nobile. Intorno al 1474, l'architetto senese Francesco Di Giorgio Martini sostituì Laurana nell'ultimazione delle parti incompiute e progettò il complesso impianto idrico, all'avanguardia per l'epoca. Con l'architetto senese, il Palazzo conobbe il suo massimo splendore. Durante il XVI secolo, con la successione della famiglia Della Rovere ai Montefeltro, il palazzo subì ulteriori ampliamenti con l'aggiunta del secondo piano nobile.
Il Palazzo Ducale di Urbino ospita la Galleria Nazionale delle Marche.