Sin dall'età preistorica la valle del Misa costituì un canale di comunicazione che collegava l'area costiera adriatica con quella tirrenica attraverso le gole appenniniche.

Le prime testimonianze archeologiche risalgono al Paleolitico ma la valle viene ad assumere una importante rilevanza strategico-economica nella prima metà del IV secolo con l'arrivo delle popolazioni celtiche che scacciarono gli Umbri da questi territori. Secondo un'antica tradizione questi stessi Galli della tribù dei Senoni, dei quali permangono testimonianze nella necropoli di Monte Fortino, frazione di Arcevia, e nell'insediamento di Civitalba, località del territorio di Arcevia, imposero il nome alla città di Senigallia e di questo centro, che sorgeva su un'area lagunare, fecero il capoluogo del territorio Gallico-Senonico, il quale si estendeva da Rimini fino al fiume Esino.

Tale fiume separa ancora le aree dialettali settentrionali, influenzate dall'antico linguaggio celtico, dalle meridionali di matrice Osco-Umbra.

All'indomani della battaglia di Sentino (Sassoferrato) del 35 a.C., nella quale i Romani sconfiggono una coalizione di Celti e popolazioni italiche, inizia la colonizzazione romana del territorio.

Con l'arrivo dei Romani viene colonizzato il territorio del centro demico di Ostra, nome che forse deriva da una radice indo-europea che ha prodotto il latino Australis "posto a sud" e il germanico Austra "meridionale", proprio per la sua localizzazione nell'estremo settore meridionale dell'area italiana conquistata dai Celti.

L'antico centro, già ubicato nell'attuale territorio di Ostra Vetere in una località definita Muracce per la presenza di ruderi in superficie, venne costituito in Municipium e inserito nella tribù Pollia.

Con la conquista romana si provvide anche a collegare Ostra ai centri urbani di Sentinum e Sena Gallica per mezzo di un diverticolo della via Flaminia tracciato lungo la valle del Misa; il territorio ostrense fu inoltre ripartito ed organizzato con la creazione di una centuriazione.

Le poche iscrizioni pervenuteci attestano la presenza di magistrati (duovir, sexvir) di corporazioni artigiane (collegium Fabrum e Centonariorum) e del culto religioso pagano (Dea Bona) e cristiano, testimoniato dall'esistenza di un vescovo di Ostra ancora nell'anno 502.

Gli scavi eseguiti negli anni 1903-1904 hanno messo in luce alcuni edifici pubblici situati nei pressi del foro dell'antica città: i presumibili resti di un tempio che s'innalza ancora oggi circa 2 metri dalla superficie del terreno, il teatro avente un diametro di metri 45 circa, le terme ubicate in prossimità del fiume, di pianta sostanzialmente quadrata e con una fronte lunga metri 59, costituita da 12 ambienti con pavimenti in mosaico.

Con l'età barbarica e soprattutto nel periodo della guera greco-gotica (535-553), l'antico centro urbano di Ostra fu gradualmente evacuato fino al definitivo abbandono dovuto probabilmente alle conseguenze dell'invasione longobarda.

Con la rinascenza carolingia e con la susseguente colonizzazione e relativo sviluppo demografico gli abitanti di quest'area andarono ad insediare, per motivi strategico-difensivistici, la collina antistante l'antico centro, che definirono, con una denominazione tipica di questo periodo di rinascita, Monte Novo "l'altura del nuovo insediamento".

Nel corso del '200 il villaggio di Monte Novo si costituì in comune autonomo, entrando nel 1251 nella sfera d'influenza del potente comune di Jesi.

La storia del comune sarà poi sostanzialmente analoga a quella dei centri rurali della marca anconetana e più in generale dello Stato Pontificio.

Negli anni successivi l'annessione al Regno d'Italia scoppierà una lite fra Montalboddo, che nel frattempo avrà assunto il nome di Ostra, e Montenovo per contendersi l'eredità culturale e storica dell'antico centro romano e fregiarsi del suo nome.

Nel 1882 il comune di Montenovo otterrà, dietro sua richiesta, con regio decreto, di trasformare il suo nome in quello di Ostra Vetere.

Storia, arte e inconfondibili segni di religiosità popolare si ripetono negli edifici sacri del centro urbano: Santa Lucia, dal ricco e splendido interno, San Severo (mirabile il portale romanico del XIII secolo proveniente dalla chiesa di San Francesco), San Sebastiano (oggi riadattata a sala-auditorium), Sant'Antonio al Borgo e, fuori dell'antica cerchia muraria, Santa Croce (con una splendida "Crocifissione" di Claudio Ridolfi) ed il SS. Crocefisso (affreschi quattrocenteschi e cinquecenteschi, in parte del pittore montenovese G.B. Lombardello, oltre a due formelle di terracotta policroma del sec. XV). Moderna, ma di pregevole gusto estetico, la chiesa parrocchiale della località Pongelli dedicata alla Madonna della Fiducia.

Espressione di culto e religiosità diffusa è il santuario di San Pasquale Baylon eretto nel complesso conventuale di Santa Croce.

Singolare e giustificato ritorno di interesse si registra poi sulla figura della Ven.le Maria Crocifissa Satellico, le cui reliquie si venerano nella chiesa di Santa Lucia.

Innumerevoli ad Ostra Vetere, nel centro storico, gli esempi di architettura civile legati a specifiche epoche artistiche: splendido il Palazzo Poccianti, di forme rinascimentali, interessanti il Palazzo Comunale con la torre civica (all'interno tele ed affreschi di pregio), il Palazzo Buti, il Palazzo ex Mauruzi (già Ricci) ed altre costruzioni gentilizie, in prevalenza distribuite lungo la via Gramsci.

Notevoli gli avanzi della cerchia muraria (in parte rimaneggiata), sulla quale si aprono Porta Santa Croce, Porta Pesa e Porta Nuova; caratteristici gli "androni", porticati addossati alle mura del versante che si affaccia sulla valle del Misa. A ridosso di un tratto delle mura, con estensione notevolissima e fronte su Piazza della Libertà, sorge l'ex complesso conventuale di San Francesco, che presenta nel chiostro pregevoli affreschi. Ambienti dell'antica costruzione ospitano attualmente l'Archivio Storico del Comune e la Biblioteca comunale "Giuseppe Tanfani", con ricca dotazione di pergamene, incunaboli, cinquecentine, edizioni d'arte, tele e reperti legati alla storia del paese e alle vicende cittadine.

Ostra Vetere conta oggi 3500 abitanti circa, in un territorio di 29 kmq. La vocazione agricola (cereali, vitivinicoltura, settori ortofrutticolo e florovivaistico, allevamento ecc.) resta importante ma si sono sviluppate altre esperienze produttive che hanno assunto un notevole peso; ad esempio nel campo della produzione di macchine a servizio dell'agricoltura Ostra Vetere si è proposta su autorevolissimi mercati anche extra-nazionali. Più di recente, altre iniziative si sono affermate nei settori tessile-abbigliamento, lavorazione marmi, tipolitografico, apparati elettrici ed elettronici, siderurgia, edilizia e comparto termo-sanitario, produzione mobili, lavorazione materie plastiche. A servizio degli insediamenti produttivi è stata tra l'altro attrezzata una idonea area in località Pongelli.