La Sacra Conversazione nella Chiesa di S. Domenico a Fano è inquadrata all'interno di una cornice in finto marmo lavorata a motivi geometrici policromi che simulano le tarsie cosmatesche. A partire dalla sinistra dell'osservatore si individuano: un Domenicano; San Giacomo (per la somiglianza con Cristo di cui era cugino) e per l'attributo del bordone in mano; la Vergine con Bambino; San Tommaso d'Aquino (la figura con il libro aperto e l'impronta sul petto); San Leonardo (come al solito rappresentato giovane e senza barba, con in mano uno strumento che simboleggia il privilegio di liberare chiunque egli avesse voluto). A destra, all'esterno della cornice, è raffigurato in dimensioni ridotte il committente inginocchiato e rivolto verso la Vergine. Il fondo della composizione in cui i personaggi si dispongono distanziati l'uno dall'altro, è di colore blu, mentre la scena principale al centro è inquadrata su uno sfondo di una stoffa damascata. Particolare risulta essere la posa del Bambino ricurvo in avanti verso un uccellino che tiene fra le mani. Stilisticamente il volto del Bambino assieme alla stoffa damascata riecheggia dipinti senesi del Trecento.

L'affresco è stato riferito più volte a varie scuole, fra cui quella di Gentile da Fabriano, di Giovanni Baronzio, ed oggi concordemente attribuito al cosiddetto "Maestro dell'Incoronazione" (da un polittico che si trova nella Galleria Nazionale delle Marche), pittore di ascendenze lorenzettiane legato all'eugubino Guido Palmerucci.