Il materiale rotabile
Sotto l’egida di Ferrovie e Tramvie Padane (1915-1932) sono state impiegate quattro locomotive a vapore a tre assi accoppiati (rodiggio C), di fabbricazione Breda, con una potenza di 255 kW e velocità massima di 50 km/h (gruppo 40 FTP).
I rimorchi erano costituiti da 8 carrozze a due assi e 53 carri. Sul più impegnativo tratto Fermignano-Urbino venivano usate le locomotive a vapore 870, a tre assi, del deposito di Fabriano.
Il materiale, decaduta la concessione di Ferrovie e Tramvie Padane, il 31 dicembre 1932, venne trasferito sulla ferrovia Ferrara-Codigoro.
Tra Fano e Urbino, sotto la gestione di Ferrovie dello Stato, hanno circolato automotrici ALn 56 serie 2000 e ALn 556 serie 2200 da 56 posti del deposito locomotive di Fabriano, ALn 880 da 88 posti del deposito di Bologna e infine ALn 668 da 68 posti (serie 1400 del deposito di Fabriano e serie 1000 e 1900 del deposito di Rimini), quest’ultime anche con rimorchi LDn 24 in composizione per trasporto merci.
Nel 1968, vennero trasformate due automotrici ALn 56 serie 2000 in altrettante automotrici-bagaglio ALDn 32.2026 e 2060 pulcinaie o piccionaie (del deposito di Fabriano) adibendole al trasporto di pulcini vivi.
Negli ultimi anni d’attività circolavano inoltre le locomotive diesel D.143 (Truman), D.343 serie 2000, le locomotive a vapore 745, del deposito di Ancona, e una coppia di treni merci raccoglitori, trainati da locomotive a vapore 740, del deposito di Fabriano.
Dopo la chiusura della linea, fino alla prima metà degli anni novanta, alcune stazioni della stessa furono utilizzate come parchi-ricovero per carri demolendi, trasportate sempre con D.343, poi rimosse a seguito di proteste dei residenti adiacenti le stazioni.

Locomotiva a vapore Gr. 740-160 in arrivo a Fermignano da Fano. Treno speciale per scuole elementari 24 aprile 1985.

ALn 668 serie 1400 appena giunta a Fano da Urbino e serie 1900 pronta a partire per la città ducale.

Locomotore D.143 Truman in manovra sul primo binario a Fermignano.