La rocca di Mondavio costituisce una delle più interessanti testimonianze dell'attività progettuale di Francesco di Giorgio Martini nelle Marche.

Giunta fino a noi in ottimo stato di conservazione, venne costruita per conto di Giovanni della Rovere assieme a quella della vicina Mondolfo (purtroppo rasa al suolo nella seconda metà del XIX secolo) e risale con ogni probabilità alla fase più tarda dell'attività progettuale dell'architetto senese, forse all'ultimo decennio del XV secolo.
La maestosa fortezza - immaginata nei Trattati di Francesco di Giorgio con disegno ancor più elaborato - si presenta oggi come un ordigno bellico dalla figuratività complessa, mirabile tanto per il funzionamento, quanto per la genialità del dettaglio.

Dominata dalla presenza del mastio, con i suoi spigoli affilati ed i suoi spessori murari eccezionali, in cui per cinque piani sono distribuite varie funzioni e dal quale si dipartono i collegamenti sotterranei e di superficie verso il torrione semiellittico posto all'ingresso del paese, la rocca si caratterizza per le sue forme sinuose e al tempo stesso imponenti, accentuate dalla presenza - lungo la rampa di accesso al mastio - di un torricino di rinfianco cavo e, al di là di un ponte, del rivellino d'ingresso.

L'intero complesso fortificato, dalle alte muraglie a scarpa che svettano al di sopra di un largo fossato, avrebbe peraltro visto accrescersi ancor più la sinuosità delle forme se fosse stato edificato un'ulteriore torrione rotondeggiante, previsto sul versante occidentale e mai realizzato (probabilmente per la morte di Giovanni della Rovere).

Gli ambienti interni che si possono ammirare attualmente - destinati a spazi espositivi e museali, tra cui una pregevole collezione di armature e strumenti di uso militare - corrispondono in gran parte alle strutture originarie.

Nel mastio, gli spazi residenziali si trovavano al livello superiore dell'edificio, con gli alloggi del castellano e l'accesso alle bocche da fuoco.

La Rocca ospita il Museo di rievocazione storica della Rocca Roveresca