Dopo i Malatesta governarono la città gli Sforza (1445-1513) lasciando anch'essi segni profondi nella città. Innanzitutto la Rocca Costanza completata,
su progetto del maestro Giorgio Marchesi da Settignano, dal celebre architetto Laurana.
Altre architetture di rilievo di quest'epoca sono Palazzo Ducale, vero punto focale della città, e anche il primo nucleo della sontuosa Villa Imperiale, sul colle San Bartolo. Forse il periodo che lascia il maggior numero di tracce e l'impianto più riconoscibile è quello dei Della Rovere che a partire dal 1513 fecero di Pesaro la capitale del loro 'stato' governato per quasi 120 anni, fino alla morte di Francesco Maria II, avvenuta nel 1631. A quest'epoca risalgono numerose chiese (S. Giovanni Battista, S. Ubaldo) e tantissimi palazzi che caratterizzano il centro della città (palazzo Almerici, palazzo Gabrielli, palazzo Lorena, palazzo Baviera e altri).
Il Seicento, che coincide con l'inizio del governo dello Stato della Chiesa non vide grandi opere nella città fatta esclusione per il Teatro del Sole, oggi Teatro Rossini, che deve però la sua forma attuale ai lavori eseguiti agli inizi dell'Ottocento. Durante il Settecento la città esprime una nuova energia e si realizzano importanti palazzi (palazzo Toschi Mosca, oggi sede dei Musei Civici, palazzo Mazzolari Mosca, palazzo Macchirelli e altri) e diverse chiese (es. rifacimento della Chiesa di S. Maria Maddalena e, in prossimità, lo Scalone Vanvitelliano che annualmente ospita esposizioni d'arte).
Una traccia artistica ben netta è lasciata dal periodo liberty che si esprime soprattutto nelle costruzione di ricche ville marine.
A Pesaro vi sono splendidi esempi, basti citare lo stile marcatamente floreale del villino Ruggeri.