Dalle fondamenta di un’antica chiesa di origine romana sorge la Cattedrale di Santa Maria Assunta, principale luogo di culto di Fano. Ad una facciata esterna che ha conservato la sua struttura romanica, fa da contraltare un interno riccamente adornato tra cui spicca, per magnificenza, la splendida Cappella Nolfi dalle grandi decorazioni barocche.
Innalzata nella seconda metà del XII secolo sui resti di un’antica Chiesa distrutta da un incendio nel 1124, la Cattedrale di Santa Maria Assunta, elevata a rango di Basilica minore papa Pio XII nel 1953, è a tutt’oggi il principale luogo di culto della città.
La distruzione della precedente chiesa su cui fu eretta la cattedrale, è attestata dalla presenza di una lapide in cui viene descritto il motivo della distruzione e la riedificazione della nuova cattedrale grazie al vescovo Rainaldo. La nuova struttura, risalente al 1140, si presenta con una facciata esterna che ha conservato la sua struttura romanica originaria tripartita con un profilo a capanna. Nella parte centrale è visibile un bel portale. L'interno presenta tre navate con le relative tre absidi di cui due, quelle laterali, sono state tramutate in cappelle laterali a partire dal XIV secolo. Nel presbiterio è collocato l’altare maggiore che poggia sul sarcofago di San Fortunato; dietro è posto il coro ligneo del XVIII secolo e sul fondo è la tela di Sebastiano Ceccarini, che raffigura Maria assunta in cielo. Di importante valore storico ed artistico il pulpito composto da lastre marmoree con rilievi in pieno stile romanico, che ritrae episodi evangelici della Venuta di Cristo. Lateralmente vi sono sei cappelle, tre per ogni lato. Nella navata di sinistra si incontrano le cappelle del Crocifisso, della Madonna Pellegrina e la cappella del Battistero, nella quale fu battezzato, il 4 marzo 1536, Ippolito Aldobrandini, futuro papa Clemente VIII. Nella navata destra, si incontra la cappella dedicata a San Paolo, segue quella dove sono i sepolcri dei vescovi diocesani, e infine la più sontuosa Cappella Nolfi, affrescata con "Le Storie della Vergine" dal Domenichino tra il 1618 e il 1619, gioiello barocco della Cattedrale e della città. Risalgono al XVI secolo la due absidi laterali e la cripta, mentre relativamente più recente è il campanile ricostruito dopo i bombardamenti della seconda guerra mondiale. Caratteristica peculiare del campanile sono le cinque campane, un tempo elettrificate a slancio e poi modificate per aumentare la stabilità del campanile stesso. Situato nella testata del braccio destro del transetto vi è l’organo a canne costruito nel 1909.
