Fano è circondata a nord-ovest dalle colline che degradano dolcemente in prossimità del torrente Arzilla. La città risulta, seppur lievemente, sopraelevata rispetto al livello del mare (Arco di Augusto altitudine 17 m [6]). Il litorale si suddivide in Lido e Sassonia, entrambi con coste basse e sabbiose. A sud è presente la cosiddetta "Piana del Metauro", una delle poche aree pianeggianti delle Marche, che si espande anche all'interno per alcuni kilometri. La costa meridionale si suddivide in Torrette, Ponte Sasso e Metaurilia, quest'ultima fondata dopo un'opera di bonifica del territorio nel 1938, arrivando a comprendere anche parte dell'abitato di Marotta.