Massimo monumento della città, costituisce l'archetipo di dimora principesca non fortificata del rinascimento. Il palazzo è sede della Galleria nazionale delle Marche e del Museo archeologico urbinate.È opera dell'architetto dalmata Luciano Laurana, che nel 1465 fu chiamato dal duca Federico da Montefeltro per ampliare il nucleo primitivo, costituito dalla parte ad eleganti bifore (1444 circa) che guarda sulla piazza Rinascimento. Laurana accentrò organicamente la fabbrica intorno al cortile d'onore*, a portico su colonne dai bei capitelli, e le diede il celebre prospetto sulla valle, con balconcini sovrapposti fiancheggiati dai torricini*. La sistemazione delle due ali su piazza Duca Federico si deve a Francesco di Giorgio Martini, l'elegantissima decorazione dei portali e delle finestre è di Ambrogio Barocci.