La Chiesa di San Francesco, con annesso convento, fu edificata tra il 1234 e il 1240 grazie alla collaborazione del libero Comune di Cagli e di illustri privati, ed è ritenuta dal Lombardi "emblema del gotico medioappenninico".
Essa sorge in quello che era denominato Pianoro del Mercatale, detto anche di Sant'Angelo, oggi quartiere di San Francesco.

Nell'imponente facciata principale spicca il portale del 1348, costituito da marmi policromi, con arco frontale a tutto sesto rimarcato da una ghiera, che presenta nella strombatura pilastri quadrangolari di pietra alternati a colonne tortili e lanceolate.
Gli stipiti si presentano sormontati da capitelli a mensola e decorati con piccole foglie, mentre l'architrave è costituito da vari segmenti di pietra dentati uniti ad incastro.
Nella lunetta l'affresco raffigura la Madonna del Soccorso, dell'allegrezza e degli agnelli, con i Santi Francesco e Battista. Sia le pareti laterali sia il coronamento dell'abside presentano una merlettatura realizzata in cotto, costituita da una fascia di archetti incrociati poggianti su esili colonnine e capitelli.
L'abside ha forma poligonale, con cinque alte lesene che terminano ciascuna con archi a tutto sesto e con le figure oblunghe e trilobate sormontate da cornici arcuate e leggermente aggettanti. L'abside è dominata dal campanile, alto 40 metri, la cui guglia è in cotto e misura 12 metri.

L'interno si presenta come un'aula a navata unica e tetto a doppia falda, con capriate di legno e comprende ad ornamento sei altari laterali, oltre a numerosi frammenti di affreschi, quali ad esempio Sant'Antonio che riattacca la gamba ad un giovane e il Miracolo della mula affamata, entrambi attribuiti ad Antonio Alberti di Ferrara.
Al centro del coro era posto un prezioso polittico di Niccolò il Liberatore che fu saccheggiato durante il periodo napoleonico e che ora si trova nella pinacoteca di Brera sotto il nome di Polittico di Cagli.
La Chiesa di S. Francesco subisce fin dal 1579 una serie di notevoli deturpazioni, a partire dalla scialbatura e imbiancatura effettuate sia per motivi igienici legati alla peste, sia a causa dei dettami del Concilio di Trento in tema di raffigurazioni sacre; le maggiori trasformazioni furono fatte nell'abside che fu abbassata e ridotta a soffitta, in seguito alla realizzazione dell'odierno catino di gesso nel quale campeggia una grande raggiera con la colomba dello Spirito Santo.
Il pavimento in mattoni con posa in linea e obliqua e riquadratura in pietra bianca, realizzato dopo il 1845 su disegno di Michelangelo Boni, occulta molte tombe tra le quali quella in cui fu riposta la salma di Ottaviano Ubaldini, fratellastro del duca Federico II da Montefeltro.
La struttura conventuale duecentesca viene a sua volta profondamente devastata da un incendio nella seconda decade del Quattrocento, ma ben presto fu ricostruita per iniziativa del vescovo Buono Luzi. Con la costruzione dell'edificio scolastico, intorno al 1920, fu completamente occultata la facciata principale del convento, relegata all'interno di un cortile.

Le opere che si possono ammirare in questo tempio sono la Madonna della neve, la Madonna in trono con bambino e Maddalena, la Madonna col Bambino e i Santi Rocco, Francesco, Geronzio, Stefano e Sebastiano e una pala barroccesca del XVII secolo raffigurante le Stimmate di San Francesco.
Il coro è in noce massiccio.

BIBLIOGRAFIA
MAZZACCHERA 1997
MAZZACCHERA 1998
ARSENI 1996
MAZZACCHERA e MONTEVECCHI: Gaetano Lapis. I dipinti di Cagli