Dedicata a S. Venanzo, la chiesa madre ha subito le insidie dei terremoti, e le sue antiche origini si ritrovano solo in alcune cappelle trecentesche, assai manomesse, e nella bella abside poligonale. Rifatta nel 1607 su disegno dell'urbinate Muzio Oddi, le sue linee strutturali, esterne ed interne, ripropongono il classico prototipo della chiesa romana tardomanieristica. L'interno è a navata unica, mossa da profonde cappelle laterali. La dovizia e la qualità delle opere d'arte che l'adornano ne fanno certamente una delle tappe d'obbligo per la conoscenza del primo Seicento nelle Marche. Su queste pareti, in stretta successione temporale, si avvicendarono Lazzaro Baldi e Antonio Viviani, il Ridolfi e il Guerrieri, Battista Franco e Giovanni Puglia, Giovanni Bastiani, il Loreti e altri, mentre Salvator Rosa vi lasciò due tra le sue rare esercitazioni di pittor sacro. Eccezionale il complesso pittorico costituito dalla terza cappella sinistra, nella quale Orazio Gentileschi scrisse una delle pagine più alte della sua avventura figurativa. Del pari rimarchevole, infine, la cappella gotica che fiancheggia il coro, affrescata dal caposcuola locale Allegretto Nuzi con gracili e commosse storie di San Lorenzo.