I lavori del tempio malatestiano ebbero inizio nel 1447, con dei piccoli interventi alla chiese duecentesca di San Francesco, in stile gotico, a cui furono aggiunte due parti.
Grazie al volere di Sigismondo Pandolfo Malatesta sotto la direzione dell’architetto Leon Battista Alberti, ebbe inizio l’ambizioso progetto di creazione di una sorta di rivestimento della chiesa ed una trasformazione degli interni. Sigismondo Pandolfo Malatesta si trovava in quel periodo in guerra con Federico da Montefeltro da cui fu in seguito sconfitto; questa guerra assorbì molte risorse economiche e i Malatesta non ebbero risorse sufficienti per continuare l’opera intrapresa.