Il toponimo Cagli deriva dall’antico nome latino di Cale, attraverso le forme tardolatine Callis e Callium. L’abitato altomedievale sorgeva però sul Colle della Banderuola a sud-ovest della città moderna.

Nel commentare i versi dell’Eneide di Virgilio, Servio Onorato spiegava “Cales civitates est Campaniae, nam in Flaminia est, quae Cale dicitur“, e aggiungeva che nella provincia di Galizia un’altra città portava il nome di Cale.

All’atto della traslazione e rifondazione della città nel sito moderno (9 febbraio 1289), per volontà di papa Niccolò IV, Cagli fu ridenominata Sant’Angelo Papale, ma nel corso dei secoli prevalse anche nei documenti ufficiali l’antico toponimo ormai modificato dall’evoluzione della lingua.

L’ubicazione attuale della città è su di un altopiano stretto dai fiumi Bosso e Burano confluenti al Metauro. Il comune, che per estensione territoriale è il 3º più grande delle Marche e il 95º d’Italia, risulta delimitato verso sud dai monti Catria, Petrano e Nerone e più a nord dal montePaganuccio che, con il Pietralata, forma le scoscese pareti di calcare massiccio del Passo del Furlo. Dista 51 km da Fano in direzione di Roma.

Cagli, città che sotto il dominio bizantino costituiva nel VI secolo uno dei capisaldi della Pentapoli interna (insieme a Gubbio, Urbino, Fossombrone, Osimo e Jesi) risulta menzionata sia nell’Itinerarium Gaditanum di epoca traianea e sia nel cosiddetto Itinerarium Antonini che riporta gli elenchi delle città e delle stationes poste lungo le principali vie dell’impero romano. Era a 147 miglia da Roma. Più tardi, nel IV secolo, Cale (tale era l’antico nome della città) figura nell’Itinerarium Burdigalense o Hiersolymitanum destinato a pellegrini che da Bordeaux si dirigevano verso la Terra Santa e in quell’itineraria picta che è la Tabula Peutingeriana. Sempre nel IV secolo Servio Onorato, commentando l’Eneide di Virgilio, chiariva il possibile equivoco affermando “Cales civitatis est Campaniae [l'odierna Calvi], nam in Flaminia est, quae Cale dicitur” e precisava che nella Galizia un’altra città portava, evidentemente a seguito della dominazione romana, il nome della Cale posta lungo la Flaminia. Ulteriore corpo alla Cale antica è dato dal ritrovamento di numerosi reperti tra i quali i bronzetti etruschi e italici del IV secolo a.C. scoperti in un santuario pagano nei pressi della città, e tra i quali figura la nota Testa di Cagli (testa di giovane con diadema) conservata nel museo archeologico nazionale delle Marche in Ancona.

Nell’atto di donazione del territorio delle due Pentapoli (la marittima e la montana) e dell’Esarcato, redatto per il re dei franchi Pipino il Breve, nel 754, a favore di Santa Romana Chiesa, Cagli è indicata con l’appellativo di città.