A partire dal 1911 furono eseguiti importanti lavori per dotare il porto di un nuovo ampio bacino compreso tra il molo guardiano, prolungato nel 1910, e il molo di levante, suddiviso in due parti denominate in seguito bacino di stazionamento quella davanti il faro (in termine marinaresco "il doc" - in AMADUZZI 1984) e bacino di espansione o avamporto quella verso l'imboccatura.
Nel 1925-1930 furono aggiunti un nuovo bacino, detto bacino di levante e successivamente un nuovo scalo di alaggio in sostituzione del vecchio squero.

Il decennio compreso tra il 1930 e il 1940 segnò il passaggio dalla marina velica alla motorizzazione. I primi due barchetti "a motore" operavano a Fano già del 1922. Nel 1939 fu costruito il Nuovo Mercato Comunale all'ingrosso.

Nel 1944 la lanterna fu distrutta dalla truppe tedesche e la flottiglia peschereccia fanese totalmente affondata, in parte dai tedeschi e in parte dagli stessi marinai.

Alla fine della guerra iniziò la riparazione dei moli danneggiati. L'ingresso al bacino di stazionamento venne aperto sul lato verso il bacino di levante (prima si accedeva dal porto-canale).
In seguito, come previsto dal Piano Regolatore, con lavori effettuati dal 1965 al 1980 circa è stato ampliato il bacino di levante ed aggiunta mediante apporti di terra e scogliere un'area per la cantieristica navale, nella quale è sorto anche il Laboratorio di Biologia Marina e Pesca inaugurato nel 1991.

Nel 1993 la Regione Marche diede il proprio consenso per la costruzione di un porto completamente rinnovato: nel 2000 le strutture erano quasi del tutto completate.