Il nome deriverebbe dal tribuno romano Caio Sempronio Gracco, che fu in questo luogo nel 133 a.C. per la Legge Agraria, da cui Forum Sempronii (Fossombrone).

Nel sec. V fu distrutto dai Goti.

Nel 555, con la vittoria di Narsete, fece parte della giurisdizione dell’Esarca di Ravenna e quindi della Pentopoli Annonaria.

Nel sec. VIII fu nuovamente distrutto dai Longobardi di Liutprando, quindi fu ricostruito e, nel 999, divenne dominio della Chiesa (papa Silvestro II).

All’inizio del 1200, papa Innocenzo III, lo cede in feudo ad Azzo VI d’Este, quindi al figlio Aldobrandino e alfine ad Azzo VII, che, per tutelare i cittadini, lo sub-infeudò (1228) al vescovo Monaldo.

Agli inizi del sec. XIV, la Chiesa, ne investì i Malatesta, che eseguirono imponenti opere di fortificazione.

Nel 1444 fu venduta, da Galeazzo Malatesta, al conte Federico da Montefeltro e quindi al suo figlio Guidobaldo, a cui successe Francesco Maria Della Rovere.

Alla morte di Francesco Maria II Della Rovere (1631) passò allo Stato Pontificio fino al 1860.

La chiesa di San Filippo fu eretta nel 1608-1613 in onore della nascita di Federico Ubaldo figlio di Francesco Maria II Della Rovere.

La chiesa di Sant’Agostino, del sec. XIV in seguito ampliata e ingrandita, ha la facciata a capanna, interno ad una navata.

Di fronte si trova la “Corte Bassa” , residenza dei duchi di Urbino, con porticato,  cappella privata del cardinale Giuliano Della Rovere, fratello del Duca Guidobaldo II.

Il Palazzo Ducale fu eretto nel sec. XVI, con cortile interno sopraelevato, portali in arenaria, ballatoio e sottostante ninfeo, cappella del cardinale, vaste sale.

La costruzione della Corte Alta iniziò nel sec. XIII e ristrutturata nel 1464-1470, per volere di Federico da Montefeltro, con all’interno grandi sale, una loggia, e l’aula del trono (Teatro Ducale).

Nel 1508 vi morì il duca Guidobaldo I.

All’interno ha sede il Museo Civico Archeologico “Augusto Vernarecci” e il Museo Artistico della Pinacoteca Comunale.

La chiesa di San Francesco fu eretta nel sec. XVIII, sopra la preesistente chiesa dei Camaldolesi intitolata a Santa Francesca Romana.

Il Palazzo Cattabeni o del Monte di Pietà è sede della Fondazione di Pietà.
In via Torricelli ha sede la Biblioteca Civica Passionei.

Il Palazzo Vescovile fu iniziato nel 1479 dal vescovo Gerolamo Santucci.

La Cattedrale di San Maurenzo e compagni, fu rifatta nel 1776-1784 dalla precedente abbazia benedettina, con interno a tre navate.

Nel cinquecentesco Palazzo Pergamino ha sede la Casa Museo Quadreria Cesarini, residenza privata del notaio Giuseppe Cesarini che, nel 1977, lasciò in eredità al
Comune la sua raccolta d’arte.

Il Convento-Santuario del Beato Benedetto Passionei fu eretto sul Colle San Giovanni nel sec. XV, dove visse e morì (1560-1625) Marco Passionei che prese il nome di Fra Benedetto da Urbino, beatificato nel 1867.

Il secondo sabato e domenica di maggio si svolge il Carnevale Storico con la rievocazione dell’epoca (il soggiorno in città, nel 1559, del cardinale Giulio Della Rovere) con la sfilata del corteo storico in costume ed il Palio fra le otto contrade cittadine, i cui cavalieri devono correre all’anello.