Federico III da Montefeltro, il personaggio più illustre che legherà la storia della città alla propria fama, governò Urbino dal 1444 al 1482. Esempio di perfetto principe rinascimentale, fiero condottiero, amico di Lorenzo de’Medici, politico giusto e illuminato e mecenate di squisito gusto e passione, Federico seppe condensare nel piccolo centro le figure di maggior spicco della cultura italiana del Rinascimento. Perseguendo l’intento di trasformare la sua casa nella dimora delle Muse, chiamò a sé gli uomini e gli artisti migliori del suo tempo: Piero della Francesca, Luciano Laurana, Leon Battista Alberti, Francesco di Giorgio Martini. In questa culla della cultura mossero i primi passi artisti quali Raffaello e Bramante.
Nel 1508 il ducato passò ai della Rovere, che, pur senza eguagliare gli splendori dei Montefeltro, continuarono a radunare attorno a sé musicisti e scenografi, artisti e letterati; la corte trasferì però la propria sede a Pesaro.
Dopo la grande stagione rinascimentale la città conobbe un periodo buio con il passaggio alla Chiesa del 1631, ma vide nuovi splendori all’inizio del XVIII secolo, a seguito dell’elezione al soglio pontificio di Clemente XI, figlio della principesca famiglia Albani. Questa, promuovendo con illuminato mecenatismo l’edilizia civile e religiosa, contribuì a dare nuovo volto alla città.