Il percorso espositivo illustra la storia della Cattedrale nelle sue diverse fasi di costruzione e ristrutturazione, fino all’assetto odierno. Attraverso disegni e bozzetti in legno, sono documentati gli interventi degli architetti Giuseppe Valadier e Camillo Morigia, che, dopo il crollo della cupola del 1789 sono intervenuti a restituire nuova dignità all’edificio secondo le forme neoclassiche, conferendo l’aspetto attuale. Fondamentali per comprendere la genesi dell’opera finita, sono i bozzetti della pala d’altare e degli occhi della cupola della Cattedrale, commissionati a cinque fra i maggiori artisti che frequentavano Roma alla fine del XVIII secolo: Cristoforo Unterperger (1732-1798), Domenico Corvi (1721-1803), Giuseppe Cades (1750-1799), Antonio Cavallucci (1752-1795) e Pietro Tedeschi (1759 ca.-1805). Preziose le testimonianze iconografiche relative alla Basilica cinquecentesca nella costruzione della quale, il progetto è da attribuire all’architetto senese Francesco di Giorgio Martini (1439-1502), il terzo architetto del Palazzo Ducale di Urbino dell’epoca del duca Federico da Montefeltro (1422-1482), esperto conoscitore dell’arte della guerra che ha ridisegnato il Montefeltro con rocche e strutture fortificate. Poco si conosce della Cattedrale di forme romanico-gotiche, ma sembra certo il diverso orientamento della fabbrica il cui ingresso era posto di fronte all’ingresso del Palazzo Ducale