Grande complesso residenziale e rappresentativo commissionato da Federico da Montefeltro, che incorpora una rocca trecentesca e un palazzo più recente. La facciata verso la valle (dei Torricini) è opera di Luciano Laurana (1466-1472), con due slanciati torrini cuspidati che racchiudono tre logge sovrapposte secondo lo schema dell'arco di trionfo romano. Il cortile principale di Laurana è ritmato da un porticato con archi a tutto sesto su colonne di memoria brunelleschiana. Francesco di Giorgio Martini (dal 1476) conclude i lavori e realizza la scala elicoidale del torrione di Mercatale.
Il Palazzo Ducale di Urbino è uno dei complessi più importanti del Rinascimento italiano. La collaborazione tra Laurana e Francesco di Giorgio Martini produce un edificio capace di rispondere alle esigenze difensive, amministrative e intellettuali di una corte umanista. La soluzione angolare del cortile (pilastro a L con paraste e semicolonne) è una delle innovazioni tecniche più significative. La scala elicoidale del torrione di Mercatale, percorribile anche a cavallo, risolve con eleganza ingegneristica il problema del collegamento tra il palazzo e la piazza del mercato.