Un uomo in un'armatura scura e lucente si trova davanti a un drappo di velluto rosso, con il torso girato e la mano sinistra appoggiata su un bastone all'anca, mentre il braccio destro si estende vicino all'impugnatura della sua spada. Alla sua sinistra, un elmo ornato con un drago bianco e piume è posizionato sopra il drappo, mentre alla sua destra un gruppo di bastoni da maresciallo e un ramo di quercia sono disposti accanto a una piccola pergamena. Lo sguardo diretto del soggetto incontra quello dello spettatore, i suoi tratti illuminati contro il muro in ombra, e il suo volto incorniciato da capelli e barba scuri.

Ritratto di Francesco Maria della Rovere ritrae Francesco Maria I della Rovere, Duca di Urbino, che è mostrato con i simboli del suo comando militare, inclusi bastoni contrassegnati con l'insegna di Venezia, Firenze e dello Stato Pontificio, così come il ramo di quercia che allude al suo diritto di famiglia su Urbino. La posa ricorda il ritratto perduto di Carlo V di Tiziano dalla serie dei Dodici Cesari, noto attraverso incisioni. Creato tra il 1536 e il 1538, quest'opera forma una coppia con il ritratto di Tiziano di Eleonora Gonzaga della Rovere, la moglie del duca.

Il dipinto appartiene alla scuola veneta, e il suo trattamento della luce e della texture riflette lo stile maturo dell'artista degli anni '30 del 1500.