Il “primo” Duomo di Urbino fu eretto dal vescovo Beato Mainardo intorno al 1063 e consacrato a Maria Vergine Assunta in cielo. Il “secondo” Duomo è l’edificio ricostruito nel Quattrocento, per volere di Federico da Montefeltro, probabilmente su progetto di Francesco di Giorgio Martini. I lavori si protrassero fino al 1604, quando fu eretta la cupola progettata da Muzio Oddi. Nel 1781 una forte scossa di terremoto danneggiò la cupola e la facciata, peraltro non ancora completa. Gli interventi di restauro procedettero a rilento e all'inizio del 1789 la Cupola cedette, sprofondando fino ai sotterranei.
Il “terzo” Duomo - quello che si ammira oggi - è la ricostruzione in stile neoclassico dei precedenti, che risale alla fine del Settecento e fu progettata dall’architetto Giuseppe Valadier. La facciata, disegnata dal Morigia, contrasta singolarmente con i colori dei mattoni degli edifici circostanti. Anche il campanile fu edificato in quel periodo. All’esterno della facciata s’innalzano sette statue di santi, tra cui si nota San Crescentino, patrono della città. Di quest’edificio Carlo Grossi scriveva a metà Ottocento: "E tra le belle fabbriche di oratorj e di Chiese, ond'è nobilitata la città, primeggia la Cattedrale sì per l'Architettura che pei dipinti, come altresì per vasellami preziosi e per sacri arredi, de' quali è splendidamente doviziosa...".
L'interno - lungo più di 60 metri, largo quasi 37 ed alto 50 - denota lo spirito decisamente classico del Valadier: è ampio, elegante e solenne ad un tempo. L’interno stesso si divide in tre navate; in quella centrale si trovano l'altar maggiore - su cui troneggia la grande tela di Cristoforo Unterberger che rappresenta la Madonna Assunta - e i bronzi, opera di Camillo Rusconi. Fra i vari dipinti che arredano la chiesa, i più famosi sono: La traslazione della Santa Casa di Loreto, di Claudio Ridolfi, il Martirio di San Sebastiano, di Federico Barocci e l’Annunciazione, di Raffaello Motta. La decorazione della cupola è caratterizzata dalle figure dei quattro evangelisti, eseguite da pittori diversi.
