Originariamente era chiamata Castel delle Ripe, di epoca altomedioevale, risalente presumibilmente al VI secolo. Essendo comune di parte guelfa, nel 1277 fu distrutto dai ghibellini di Urbino. La città venne nuovamente edificata negli anni ‘80 del duecento dal prelato provenzale Guglielmo Durand, governatore della Romagna, su ordine di papa Martino IV. L’incarico, affidato a tecnici bolognesi, produsse i caratteristici porticati presenti lungo le vie principali del centro storico. In suo onore la città prese il nome di Casteldurante, che divenne famose per le sue pregiate maioliche durantine, esposte nei più importanti musei del mondo.
La città seguì le sorti della casata Brancaleoni, alla quale venne affidata, ma i successori di Brancaleone, primo signore di Urbania, non seppero governare congiuntamente, vedendosi così costretti a spartirsi il territorio, governandolo da veri tiranni. L’intervento dei Montefeltro, che sconfissero i Brancaleoni, trasferì definitivamente i territorio al Ducato di Urbino, per poi tornare alla chiesa intorno alla metà del seicento.
La città conserva il palazzo ducale, sede anche del museo civico, originariamente il palazzo dei Brancaleoni, fatto restaurare dai Della Rovere ad opera di importanti architetti del tempo, tra i quali Francesco di Giorgio Martini. Sempre in centro storico si trova il Teatro Bramante, edificato nel XVIII secolo, e l’antica chiesa dei morti con il caratteristico portale gotico, la quale conserva una serie di mummie naturalmente essiccate per opera di una particolare muffa.
Alle porte della città è situato l’imponente Barco Ducale, residenza estiva e luogo di caccia dei duchi di Urbino, nonché famoso luogo di villeggiatura per celebri umanisti e poeti del Rinascimento, tra i quali il Tasso.