Sede della Pinacoteca è la Rocca, dalla singolare struttura zoomorfa a forma di testuggine, posta a guardia della Valle del Foglia. Opera di Francesco di Giorgio Martini (1439 - 1502), venne commissionata da Ottaviano degli Ubaldini, fratellastro del duca Federico da Montefeltro e suo consigliere, ed ultimata anteriormente al 1477. Edificio residenziale ed al tempo stesso roccaforte, rappresenta il primo esempio di fortificazione studiato per opporsi all'arma nuova di quel tempo, la bombarda. Allestita in alcuni ambienti del '400 la pinacoteca conserva numerosi dipinti che vanno dal XIV al XVIII secolo. Di particolare interesse la pala di Evangelista di Piandimeleto (1458 - 1549) ed un Ecce homo della scuola di Guido Reni (1575 - 1642). In alcuni locali della Rocca è allestita la mostra permanente "Arca dell'Arte". Si tratta di materiale documentario che ricorda come la Rocca divenne, durante l'ultima guerra mondiale, dal 1940 - 1945, il nascondiglio sicuro di numerosissimi capolavori di importanza universale. Coordinatore del salvataggio fu Pasquale Rotondi, allora trentunenne Soprintendente di Urbino, che annotò in un diario gli avvenimenti di quegli anni e stilò un elenco dettagliato di tutti i beni conservati nella Rocca. A ricordo dello storico avvenimento è organizzato ogni anno nel teatrino della Rocca, il "Premio Rotondi" assegnato a quei personaggi che, con slancio e passione, si sono impegnati nel salvataggio di opere d'arte.

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