Герцог Федерико был известен как человек разносторонних знаний, увлекавшийся литературой и философией. В юности он получил блестящее образование в мантуанской школе для одарённой молодёжи, основанной в 1423 году замечательным педагогом Витторино да Фельтре. Это была первая в Италии светская школа, где в основу воспитания были положены гуманистические принципы всестороннего развития личности. Первостепенное значение отводилось эстетическому и духовно-нравственному воспитанию, а знакомство с произведениями Гомера и Вергилия являлось первой ступенью в изучении философии и истории. Немаловажная роль отводилась физической закалке юношей, в том числе гимнастике, фехтованию и верховой езде. В жаркую пору наставник вывозил питомцев за город в своё имение на холмах Пьетоле, где родился Вергилий. Там на лоне природы он рассказывал ученикам истории о подвигах Геракла, Антея и Персея. В центре Мантуи до сих пор сохраняется как достопримечательность небольшое здание школы, называемое Casa Zoiosa — Дом Радости. Эта школа прославилась как кузница итальянской правящей элиты.

Поныне в рабочем кабинете урбинского герцога висит портрет обожаемого им учителя, написанный Джусто ди Гантом. В том же кабинете, украшенном великолепными интарсиями из кусочков ценных пород дерева по рисункам Боттичелли, находятся 14 портретов-медальонов великих философов и поэтов, что говорит об интересах и вкусах хозяина. При герцоге Федерико началось возведение грандиозного дворца на вершине холма Поджио по проекту далматинца Лучано Лаураны, мечтавшего о создании города будущего, как позднее Кампанелла будет мечтать о Городе Солнца. Сохранились его рисунки, в которых отражены смелые градостроительные идеи под влиянием новаторского искусства Пьеро делла Франческа и Паоло Уччелло, особенно их архитектурно-перспективных штудий и рисунков. После смерти супруги герцога Баттисты Сфорца в знак траура строительные работы были приостановлены и Лаурана покинул Урбино. С 1479 года завершением строительства новой резиденции герцога руководил сиенец Франческо ди Джорджо Мартини, друживший с Джованни Санти, в рукописи которого о величии дворца сказано:

Взметнувшееся над городом монументальное сооружение, построенное из местного известняка с алебастровыми прожилками цвета слоновой кости и прочного, как гранит, мелкого красноватого кирпича, поражает строгой пропорцией всех составляющих его элементов. Издали видны возвышающиеся над городом две сторожевые башенки, ставшие эмблемой Урбино. Особенно впечатляют просторный парадный внутренний двор в строгом обрамлении белокаменных колонн с аркадами и мраморными пилястрами второго этажа, висячий сад внутри дворца и фасады с резными лоджиями, откуда открывается панорама поросших лесами Апеннинских гор. О колоссальных затратах на строительство у того же Санти не без иронии говорится:

Внушительный по своим размерам дворцовый комплекс объединяет в единое архитектурное целое остальные соседние строения, что дало возможность литератору Кастильоне назвать Урбино «городом в форме дворца», где по странной иронии судьбы уроженец тех мест великий зодчий Донато ди Паскуччо д’Антонио по прозвищу Браманте (1444-1514) не нашёл себе применения, но справедливости ради следует заметить, что виной тому скорее всего был неуступчивый характер архитектора.