El 23 de enero de 1517 estas fuerzas llegaron frente a las murallas de Urbino, donde derrotaron a Francesco del Monte, condotiero del papa León X y entraron en la ciudad, aclamados por la población.

Éste fue derrotado con importantes pérdidas en Monte Imperiale y forzado a retirarse a Pésaro.

Tras algunas victorias infructuosas en Toscana y Umbría, comenzó a buscar un acuerdo diplomático con el papa.

En septiembre ambos firmaron un tratado por el cual della Rovere fue dispensado de todas las condenas religiosas hechas contra él; León X le permitió retirarse a Mantua con sus fuerzas y conservar la biblioteca de Urbino, recopilada por el antiguo duque de Urbino Federico da Montefeltro.

A la muerte del pontífice en 1521 el ducado, fue recuperado por Francesco.