Assai scarse sono le notizie certe concernenti le origini di Fano.

La sua prima denominazione, Fanum Fortunae, si deve ad un santuario dedicato alla dea Fortuna, innalzato, forse, a ricordo della famosa battaglia sul fiume Metauro, che, nel 207 avanti Cristo, segnò la sconfitta del cartaginese Asdrubale. In età tardo repubblicana, attorno al tempio, si sviluppò il centro abitato.

La romanizzazione del territorio fu determinata dall’apertura della via Flaminia, inaugurata nel 220 avanti Cristo dal censore Gaio Flaminio e destinata ad imporsi come principale via di collegamento tra Roma e la costa adriatica.

Il nome Fanum compare scritto per la prima volta nel De Bello Civili di Giulio Cesare, allorché il dittatore romano attraversò il Rubicone, presidiando le città di Pesaro, Fano e Ancona.

Tra il 31 e il 27 Avanti Cristo, con l’imperatore Ottaviano Augusto, Fanum prese il nome di Colonia Julia Fanestris. In epoca imperiale la città si estendeva su un’area di 18 ettari (pari a circa due terzi dell’attuale centro storico) e il suo disegno urbano era formato da un reticolato di cardi e decumani, ancora oggi chiaramente leggibile. L’abitato crebbe di dimensioni e acquistò importanza: l’imperatore Augusto gli dedicò una cinta muraria ed una splendida porta di accesso (il cosiddetto Arco di Augusto). Su un lato del foro, inoltre, sorgeva la Basilica, progettata dal celebre architetto Marco Vitruvio Pollione, luogo di incontro e contrattazione di coloni e mercanti.

La Fano romana continuò a vivere, attraversata dalle invasioni barbariche e dalla nuova religione, il cristianesimo, fino alle distruzioni nefaste del sesto secolo dopo Cristo, operate dai Goti di Vitige in lotta con il generale bizantino Belisario, che ne segnarono il definitivo tramonto.