Seine Ursprünge reichen weit zurück, wie einige Funde belegen, darunter eine römische Inschrift aus dem Jahr 79 v. Chr., die in der Nähe der antiken Pieve gefunden wurde und die Hypothese stützt, daß Cartoceto von einer Gruppe Karthager gegründet wurde, die während des Zweiten Punischen Krieges (218-201 v. Chr.) der Schlacht von Metauro Fluß entkam; daher der Name Cartoceto. Aus seltenen Dokumenten geht hervor, daß Cartoceto seit dem 12. Jh. ein befestigter Ort war, der von Mauern umgeben war und zu den Verteidigungsanlagen des Gebiets von Fano gehörte. Sicher ist, daß die Festung und ihre Mauern am 13. Juli 1572 durch ein heftiges Erdbeben vollständig zerstört wurden.
Im historischen Zentrum von Cartoceto ist die Piazza Garibaldi, der ehemalige Marktplatz, mit dem Palazzo del Popolo aus dem 14. Jh., der von einem kleinen Uhrenturm überragt wird, besonders reizvoll. Im Palast befindet sich auch ein Torbogen, ein antiker Eingang zur Burg, der einst eine Zugbrücke besaß; die Stadt hat ihren ursprünglichen Grundriss mit engen Gassen und Treppen an den Hängen des Hügels beibehalten. Innerhalb der Stadtmauern sind der Palazzo Marcolini aus dem 19. Jh. und der Piazzale Marconi zu erwähnen, der einen eindrucksvollen Ausblick bietet; die Einwohner nennen diesen kleinen Platz La Turchia (die Türkei), weil die Cartoceter von hier aus die Landung der sarazenischen Piraten beobachteten. Ebenfalls am Piazzale Marconi befindet sich das Teatro del Trionfo, das zwischen 1725-1730 in einer alten Olivenmühle errichtet wurde. Die heutige Anlage stammt aus dem Jahr 1801, mit einem Saal mit drei Logenreihen; ein gemalter Vorhang aus dem 19. Jh. und eine Bühnenausstattung sind noch erhalten. Unter den Sehenswürdigkeiten der religiösen Architektur sind die Stiftskirche Santa Maria della Misericordia, das Kloster der Augustiner, die Kirche Santa Maria del Soccorso und die Pfarrkirche Santi Pietro e Paolo zu nennen.
Im Juni findet das Fest Cartoceto con Gusto e Tradizione (Cartoceto mit Geschmack und Tradition) statt, bei dem die berühmten Vincisgrassi gefeiert werden, ein Fest, das 1963 ins Leben gerufen wurde, um dieses schmackhafte traditionelle Gericht aus den Marken zu zelebrieren. Im November findet das Fest Cartoceto DOP - Mostra Mercato dell'Olio e dell'Oliva (Markt für Olivenöl und Olivenöl aus Cartoceto DOP) statt, eine Veranstaltung von nationaler Bedeutung, die 1977 ins Leben gerufen wurde, um das geschätzte Olivenöl aus Cartoceto DOP zu fördern. Cartoceto gehört zu den dreißig Gründungsmitgliedern der Nationalen Vereinigung der Ölstädte.
