Il ritratto di Federico è una perfetta «sintesi prospettica di forma-colore» (Roberto Longhi) in un paesaggio a volo d’uccello lenticolare, di gusto fiammingo; il personaggio assume forme “architettoniche”, esemplificate nel copricapo scarlatto, una vera e propria base colonnare rovesciata. Nei dettagli del viso Piero sfoggia la sua arte matematica, razionale, di un idealismo eterno e sospeso: le protuberanze cutanee sembrano trasformarsi in perle incastonate sull’epidermide ruvida, mentre i capelli si increspano liricamente sull’orecchio. La celebrazione della coppia urbinate si compie nel retro delle tavole, con Federico portato in trionfo (secondo una suggestione della Roma antica mutuata da un poema petrarchesco) sul carro della vittoria, simbolo di fama e gloria, mentre Battista Sforza è esaltata nelle sue virtù coniugali, in particolare la castità.