Il Museo Civico Archeologico di Fano accoglie materiali provenienti da collezioni private e dal mercato antiquario, ma espone anche reperti rinvenuti nel territorio fanese. Il primo allestimento si deve al conte Amiani che, intorno al 1882, scelse come sede il Palazzo del Comune. Circa dieci anni dopo l’ispettore onorario Mariotti dispose che i reperti archeologici fossero alloggiati presso l’ala orientale, a piano terra, e nell’adiacente sottoportico del Palazzo Malatestiano. Il complesso dei reperti, esposti in cinque sale, si articola sostanzialmente in tre settori, che corrispondono ad altrettante fasi cronologiche: la Preistoria, l’età dei Metalli e l’età romana.

La Pinacoteca del Palazzo Malatestiano, oltre alla raccolta delle scenografie di Giacomo Torelli (1608-1678), alle collezioni di monete delle zecca fanese, alle medaglie malatestiane di Matteo De' Pasti e alle ceramiche dell'antica farmacia di Sant'Elena (inizi XIX secolo), presenta un'importante raccolta di quadri provenienti dagli edifici delle congregazioni religiose soppresse nel 1867, a cui si sono aggiunti, nel tempo, numerosi dipinti, facenti parte della raccolta donata dal collezionista Antonelli e del lascito Vici Martelli.

La sezione moderna, con ritratti, paesaggi, quadretti di genere del XIX secolo, è allestita al primo piano, mentre al piano superiore, nella Sala Grande e nella Sala del Caminetto, sono raccolti i dipinti a tempera e ad olio che vanno dal XIV al XVII secolo, di scuola veneta, umbra, marchigiana, bolognese e napoletana. Nella Sala Morganti sono esposti dipinti del XVIII secolo, mentre nell'ultimo ambiente è allestita la collezione di ceramiche che vanno dal XV al XIX secolo, decorate con la tipica, settecentesca "rosa di Pesaro".