Pesaro è la città natale del compositore Gioachino Rossini, di cui è visitabile la casa-museo Rossini ed al quale sono intitolati un frequentatissimo conservatorio e l'omonimo teatro; inoltre, dal 1980, vi si svolge tutte le estati il Rossini Opera Festival che richiama appassionati della lirica da tutto il mondo.
Per il numero di eventi legati alla cultura rossiniana, Pesaro ha ottenuto nel 2017 il prestigioso riconoscimento di Città creativa per la Musica dall'UNESCO, titolo per il quale si era candidata nel 2015 con il sostegno ufficiale della Presidenza del Consiglio dei Ministri e del Ministero dei Beni Culturali.
In occasione dell'anniversario dei 150 anni dalla morte di Rossini, nel 2018, è stato installato un impianto di filodiffusione per trasmettere le sinfonie rossiniane tra le vie del centro storico.

Le origini della città risalgono all'età del ferro, quando Pesaro era un villaggio piceno, come provano gli scavi effettuati nel centro della città nel 1977. Il nome della città, in latino Pisaurum, secondo alcuni deriva dal vecchio nome del fiume Foglia (Isaurus o Pisaurus).
La tradizione vuole invece che il nome della città sia derivato dal fatto che, in epoca romana, nella città, Furio Camillo, vinti i Galli, abbia pesato l'oro (aurum in latino) che i barbari stavano trafugando da Roma.
Nel territorio circostante, d'altra parte, si trovava uno dei più importanti e antichi insediamenti piceni delle Marche: il villaggio di Novilara. Questo insediamento era tra i pochi, insieme a Numana ed Ancona, che si affacciavano sul mare. Lo scalo portuale di Novilara utilizzava la foce di un torrente.
Tra i reperti più noti e discussi rinvenuti nel territorio pesarese, c'è la stele di Novilara, in genere ritenuta picena e scritta in Lingua picena settentrionale. Essa è stata recentemente interpretata e tradotta come iscrizione greca arcaica[32], incisa in un alfabeto che con alcune variazioni era stato adottato da tutti i popoli d'Italia (Piceni, Sanniti, Etruschi, ecc.) tra il VI e II secolo a.C. Dalla reinterpretazione della stele si può dedurre che i greci (noti colonizzatori nel Mediterraneo) si infiltrarono anche in queste aree (probabilmente nel VI-V secolo a.C.), interferendo con le precedenti popolazioni, picene e probabilmente anche umbre ed etrusche.
Tracce di lingue antiche si sono conservate nel dialetto, specialmente dell'entroterra e sono soprattutto di derivazione greca. Si può supporre una certa egemonia del greco sulle altre, oppure che i termini greci si siano diffusi più tardi, all'epoca della dominazione bizantina. Ad ogni modo si può constatare l'apparente origine greca del nome Pisaurum, che potrebbe significare «dietro i monti», dalla collocazione della città tra due colli.
Nel IV secolo a.C., nel corso della invasione celtica della penisola italiana, i Galli Senoni occuparono i territori settentrionali dei Piceni, e dunque anche la zona di Pesaro, sovrapponendosi alle etnie precedenti.
Nel 184 a.C. i Romani fondarono la colonia di Pisaurum, (in latino Pisaurum, la cui etimologia è la stessa del fiume Foglia, Pisaurus o più probabilmente Isaurus che, seguendo Francisco Villar, ha la forma di tanti altri idronimi pre-indoeuropei d'Europa); a quell'epoca la parte settentrionale delle Marche era denominata dai romani ager Gallicus e poi ager gallicus picenus.
Questa data di fondazione di un centro con l'attuale nome non si accorda col fatto che Strabone nella sua Geografia, edita intorno al 18 d.C., non cita Pesaro, mentre nomina Fano e da questa passa direttamente a Rimini. Se non si tratta di una svista dello storico greco, la fondazione di un centro di una certa importanza e col nome Pisaurum dovrebbe avere un'età più recente.
Fu successivamente colonizzata nuovamente durante il secondo triumvirato da Ottaviano e Marco Antonio, diventando, durante l'Impero, castrum e centro economico posto sulla via Flaminia.
Distrutta da Vitige nel 539 d.C., venne ricostruita da Belisario e occupata dal 545 al 553 dai Goti. Dopo la caduta di Roma, Pesaro, con Rimini, Fano, Senigallia e Ancona, divenne una delle città della Pentapoli, alle strette dipendenze dell'Esarcato bizantino di Ravenna.
Nel 752 fu presa dai Longobardi che la tennero finché Pipino il Breve, re dei Franchi, non la donò nel 774 allo Stato della Chiesa dando inizio al plurisecolare dominio papale sulla città. Tal dominio fu però solamente nominale, poiché la città era governata sin dall'età carolingia da un rappresentante dell'Impero.
Nella prima metà del XII secolo il fiorente Comune seguì le sorti della parte imperiale durante le imprese italiane di Federico Barbarossa. Venne poi introdotto il governo podestarile nel 1182, ma già alla fine del secolo era soggetta, in quanto compresa nella Marca anconitana, al potere di Marquardo di Annweiler, vicario imperiale che, nonostante la durissima sconfitta inflitta all'esercito di Innocenzo III il 25 marzo 1198, dovette rinunciare alle sue mire di fronte all'azione militare della Chiesa cattolica, volta al recupero dei territori sottrattigli. Nel XIII secolo, ristabilito il Comune, passò per volere del papa Innocenzo III sotto il dominio degli Estensi, dal 1210 al 1216.
Per lungo tempo ghibellina, durante il regno di Federico II di Svevia, si ribellò all'Impero e aderì alla lega delle città guelfe della Marca che si trovavano in guerra nel 1259 con re Enzo. Nello stesso anno, Pesaro fu costretta all'obbedienza da Manfredi di Sicilia, ma alla sua morte nel 1266, tornò alla Chiesa.

Nel Rinascimento la città adriatica vide una successione di signorie: i Malatesta (1285-1445), gli Sforza (1445-1512) il cui dominio fu interrotto da Cesare Borgia dal 1500 al 1503 ed in seguito consegnata da papa Giulio II ai Della Rovere (1513-1631) con i quali era imparentato.
Dal punto di vista culturale, si segnala la fine del XIV scolo, con il trasferimento a Pesaro del ceramista forlivese Pedrinus Johannes a bocalibus, ossia Pierino Giovanni dai boccali (1396), che segna l'inizio di un fiorente mercato della ceramica. Tuttavia, il periodo di maggior fervore culturale fu durante il dominio dei Della Rovere, che avevano scelto Pesaro come sede centrale del loro Ducato. Nei primi anni del loro governo in città fu iniziata la costruzione di nuovi palazzi pubblici e privati e venne iniziata la costruzione di una nuova e più sicura cinta muraria, utile a difendersi anche da repentini attacchi provenienti dal mare.
Alla morte di Francesco Maria II Della Rovere nel 1631, il Ducato tornò sotto dominio papale che fece di Pesaro sede cardinalizia.
A quei tempi la città era molto più piccola e la costa era più arretrata, arrivando in corrispondenza dell'attuale "piazzale Primo Maggio".
Nel 1799, durante l'occupazione napoleonica, contadini e sanfedisti presero d'assalto la città e la rocca strappandola per qualche mese alla guarnigione.
L'11 settembre 1860 fu occupata dal generale Enrico Cialdini e fu annessa allo Stato italiano in seguito al plebiscito del novembre 1860.