Поселение Сан-Лео, ранее называвшееся Монтефельтро (от лат. Mons Feretrius), было основано римлянами вокруг храма Юпитера Феретрийского в III веке н. э.
600-метровая гора Фельтро неизменно привлекала к себе внимание средневековых полководцев, ибо считалась неприступной. Король Беренгар II прятался здесь от Оттона Великого. Нынешняя ренессансная крепость была выстроена местными феодалами, принявшими по названию горы имя Монтефельтро. В XV веке они носили титул герцогов Урбино и вообще играли замечательную роль в истории кватроченто.
После завоевания Романьи и Марке действовавшим в интересах папства Чезаре Борджиа замок Монтефельтро вместе с другими владениями этого семейства перешёл к папским родственникам делла Ровере. После смерти последнего из делла Ровере замок отошёл к Ватикану. Папы держали в неприступной цитадели самых опасных своих противников, включая графа Калиостро, который провёл здесь в одиночной камере последние 4 года своей богатой приключениями жизни.