Fossombrone si estende lungo il F. Metauro nel punto in cui la vallata si restringe, su una superficie fra pianura e collina, chiuso dalle pendici delle Cesane ed il ripido versante del Colle dei Cappuccini.
Le colline intorno alla città sono tutte impropriamente denominate "monti" ma in realtà solo le anticlinali delle Cesane e del Paganuccio possono essere considerate tali.

Il Comune di Fossombrone nel 2023 conta 9.073 abitanti (9.897 nel 2010), i due terzi dei quali risiedono nel capoluogo.

Annoverato tra i centri marchigiani che hanno subito maggiori danni durante la seconda guerra mondiale, ha avuto un forte incremento edilizio ed una forte espansione urbanistica in seguito agli anni della ricostruzione ed alla ripresa economica sia verso Est (in direzione San Martino del Piano), sia verso Ovest (in direzione Piancerreto), che verso Sud (in direzione Borgo Sant'Antonio). Anche le frazioni principali di Isola di Fano e Calmazzo hanno avuto un notevole incremento edilizio, mentre una terza frazione, Ghilardino, è sorta ex-novo.

E' una città ricca di storia, di monumenti, di seducenti ambienti naturali. Osservandola da lontano, appare caratterizzata dall'imponente sommità del Colle di Sant'Aldebrando, sulla quale si ergono i ruderi della rocca malatestiano-feltresca che domina la serie sottostante di tetti multicolori tra i quali emergono i campanili delle maggiori chiese e le facciate dei vari edifici nobili.