L’imponente facciata in laterizio della Chiesa di San Domenico si staglia all'angolo fra la via omonima e piazza Rinascimento, edificio che, assieme all'antica cappella della Madonna dell’Umiltà o di San Gaetano, e al seminario, costituisce il nucleo dell’antico complesso conventuale dei Padri Predicatori. Il tempio domenicano è situato in una posizione privilegiata rispetto alle altre chiese degli ordini mendicanti, ubicata nella zona “nobile” della città, quella di più antica fondazione ed in cui sorgevano, e qui sono tuttora, i fulcri del potere cittadino: il vescovado, il Comune e il palazzo ducale. La chiesa è di fatto pensata di fronte al palazzo del potere politico ed equidistante dal Duomo, come dal primo Palazzo dei Montefeltro situato in via Saffi, che ospita attualmente la sede centrale dell’Università. L'elegante portale inserito nel protiro in travertino è posto su un podio raggiunto da due rampe di scale poste specularmente. Sopra l'architrave è la lunetta in ceramica invetriata dove insieme alla Madonna sono raffigurati santi domenicani quali Tommaso d'Aquino e Alberto Magno. Oltre l'imposta del timpano è il rosone, incorniciato da mostra in travertino. Risaltano in alto gli archetti gotici dell'originale decorazione in cotto della facciata. Sopra questi è evidente l'intervento settecentesco di soprelevazione della chiesa.

• Interno
  • Lo spazio si sviluppa attualmente in un’aula unica. Pilastrini ionici scandiscono le pareti laterali mediante tre campate maggiori alternate ad altrettante nicchie absidate. Nei lati corti due imponenti archi con timpani triangolari collegano l’ambiente principale al vestibolo e al presbiterio, entrambi tripartiti e di minore altezza rispetto alla navata perché hanno mantenuto l’elevazione trecentesca dell'edificio. Il presbiterio si sviluppa con un'abside quadrata, ricavata evidentemente nello spazio della struttura antica. La zona absidale seppur in parte nascosta dalla cupola settecentesca, presenta una configurazione poligonale; lo spazio è suddiviso in tre cappelle e la centrale presenta una profondità maggiore rispetto alle altre. Un altro dato certo è l’estensione perimetrale della chiesa e, se in corrispondenza della navata è avvenuta una sopraelevazione dell’edificio, l’abside e la facciata hanno mantenuto l’assetto originario, così che è ancora possibile vedere il tetto a due spioventi.
• Coperture
  • La navata è coperta da una volta a botte con lunette contrapposte dove si aprono le finestre: le volte sono rinforzate da arcate in muratura. Sull'abside insiste una cupola semisferica. Oltre l'imposta delle volte è presente la maglia strutturale in legno, sostenuta da capriate come appare dai progetti originali depositati nell'archivio diocesano.
• Struttura
  • La chiesa è costruita in muratura formata da mattoni pieni legati con malta. Le paraste che scandiscono la navata contribuiscono a reggere l'altezza delle pareti esterne, sopraelevate nel Settecento.

• 1290 ‐ 1343 (preesistenze intero bene)
  • La fondazione del convento domenicano risale alla fine del XIII secolo: già nel 1297 papa Bonifacio VIII concede ai frati domenicani di Urbino ampi benefici. Da un'iscrizione tuttavia sappiamo che i frati celebrano messa fino al 1343 nella chiesa di Santa Maria dell'Umiltà esistente un tempo a ridosso della odierna abside.
• 1339 ‐ 1365 (costruzione intero bene)
  • Dalla fine degli trenta del XIV secolo comincia la costruzione della chiesa sul terreno che il vescovo Brancaleoni concede loro proprio in prossimità del duomo e dell'antica sede comitale. Nel 1365 la chiesa viene consacrata.
• 1449 ‐ 1451 (rifacimento della facciata avancorpo)
  • La facciata gotica era dominata da portale inserito tra quattro arcosoli e rosone. La comunità domenicana incarica nel 1449 il fiorentino Maso di Bartolomeo di ridisegnare la facciata. L'elemento principale del progetto è il protiro in travertino che chiude parzialmente il rosone. Nella lunetta del portale, sopra l'architrave, Luca della Robbia inserisce nel 1451 la propria opera in ceramica dominata dalla Madonna e santi.
• 1713 ‐ 1713 (rifacimento del tetto coperture)
  • Nel 1713 grazie ad una generosa donazione del papa urbinate Clemente XI viene rifatto il tetto, pericolante ormai da tempo. L'intervento dà inizio ad una serie di lavori di radicale trasformazione, portati avanti dal cardinale Annibale Albani, nipote del papa, e da Benedetto XIII proveniente dall'ordine domenicano.
• 1729 ‐ 1732 (ricostruzione intero bene )
  • A partire dal 1729 viene di fatto ricostruita la chiesa: spariscono le decorazioni ad affresco dell'interno e le decorazioni gotiche. I lavori, conclusi nel 1732, consistono nell'innalzamento della chiesa, visibile in facciata, e nella decorazione degli interni. Una lapide posta nella parete interna sopra l'ingresso riporta le date dei lavori.
• 1797 ‐ 1847 (passaggio di proprietà intero bene)
  • La soppressione napoleonica degli ordini e le spogliazioni delle opere (1797) riducono la chiesa ed il vicino convento a vuoti contenitori: nel 1847 vengono definitivamente cedute al Seminario Diocesano, per volere di Pio IX. Il cenobio viene poi demolito per far posto al Collegio del Seminario.
• 1934 ‐ 1989 (restauro intero bene)
  • Nel 1934 la parte absidale esterna viene liberata dalle casupole sorte a ridosso nei secoli. Solo dalla seconda metà degli anni '80 del XX secolo la chiesa è stata restaurata, dotata di impianti di illuminazione e sistema di riscaldamento.
• 1999 ‐ 2000 (rifacimento del pavimento intero bene)
  • Completata la posa del nuovo impianto di riscaldamento, alla fine del secolo scorso è stata ripristinata la pavimentazione originale in pietra e cotto.

• presbiterio ‐ aggiunta arredo (2000)
  • In occasione della chiusura della Cattedrale per restauro, la chiesa viene arredata per ospitare le funzioni religiose. All'altare originale addossato alla parete di fondo viene aggiunto un altare mobile in legno ed un ambone dello stesso materiale. La sede mancante è sostituita da sedie e sgabelli.