由於比薩位於阿爾諾河下遊的衝積平原，土質疏鬆，承受不住石塔的重壓，動工後12年，第三層剛建成，負責這項工程的建築師博南諾·皮薩諾就發現塔身已開始傾斜，於是不得不停工。80年後，才由另一位著名建築師迪·西摩納接手繼續建造，建至第七層時，他曾經設法修正塔身傾斜度，但收效甚微。於是他開始對斜塔進行科學測量，發現這座平頂圓塔從北邊測高達56.7米，從南邊測隻有55.8米，相差近1米。並證實了它的傾斜度以每年一毫米的速度在繼續增加。
多年來為了不使斜塔倒塌，科學家們想出了各種辦法來挽救。
1284年，西摩內去世，塔的建造再度延擱。直到1350年，才由責任工程師托馬索·皮薩諾完成全部工程。他曾加以測量計算，證實該塔雖然傾斜，尚無倒塌的危險，使工程繼續按原設計繼續施工，並加蓋了塔最高一層，還把這一層做了矯正，將下陷的一邊層高加大，以資補救，但始終沒能使斜塔扶正並且沉陷得更厲害，最後還是在傾斜狀態下於1350年建成。建成後的斜塔內有螺旋狀樓梯294級，盤旋而上直達塔頂。當時的鍾樓的頂部已偏離中心垂直線達2米，從表麵上看已是危在旦夕，600多年來，鍾樓繼續慢慢傾斜，但斜塔始終傾而不倒，致使比薩斜塔聞名遐邇。
1972年10月發生的一次地震，更是對這座古建築的一次大衝擊，可是斜塔仍然巍然屹立在那裏。
1980年，意大利南方發生地震，斜塔大幅度搖晃，情況十分危險。近年來，斜塔傾斜速度加快，每年達0.125厘米。到1990年，斜塔傾斜達4.8米，為了保護斜塔，意大利有關方麵已於1990年向遊人關閉此塔，並在第二層用兩條不鏽鋼索纏繞加固塔身。1992年，意大利成立了一個拯救比薩斜塔的專家委員會，負責拯救比薩斜塔。他們首先在塔身第一層上端安裝了5道厚達10—40厘米的不鏽鋼圈。在1993年，又為斜塔底座加上水泥套，其中還使用了670噸鉛錠掛壓在塔基的北側，希望以此能抑製斜塔的進一步傾斜。後來又在塔基北側地下打入10根長50米的鋼柱，上端同固定在塔底部的鋼環相連接。1997年，意大利政府決定撥款120億裏拉，並向全世界征求拯救方案。2002年，經過耗資2500萬美元維修的比薩斜塔重新對外開放，據專家預測，經過此次維修，300年內比薩斜塔不會倒塌。
比薩斜塔底層的外圍是拱廊。雅致的入口處正麵層層敞開的拱廊，一層疊一層。中殿和耳堂相交處上方造型美觀的穹頂是後來添造的。
使比薩斜塔聲名遠播的另一個原因，是意大利偉大科學家伽利略曾經在塔上做過有名的自由落體運動實驗。他在研究物理學時，對希臘先哲亞裏士多德著作中“物體下落速度與重量成正比”的理論產生懷疑。為了讓事實說話，據說科學家伽利略用斜塔做了個實驗，以證明不管物體的重量如何，從塔頂垂落的物體加速度是一樣的。他拿一大一小兩個鉛球從塔頂同時落到地麵。這一實驗一舉推翻了禁錮人們思想近2000年的亞裏士多德學說，開創了實驗物理的新時代。因此，伽利略被人們尊稱為“近代科學之父”。從此，比薩斜塔更加名噪全球。
大教堂西麵的洗禮堂是一個半圓形拱穹結構的白色大理石建築，直徑39米，總高度約54米，圓頂上立有3.3米高的施洗約翰銅像。洗禮堂始建於12世紀中期，這也是羅馬式風格的特征。本來隻用一個磚砌的圓錐形頂子，後來在外麵包了一層穹隆形外殼，用木構架支撐而成，采用了哥特式風格。
洗禮堂內有雕刻家尼古拉皮沙諾創作的雕塑《誕生》，其主題是耶穌降生時的情景，畫麵中聖母瑪利亞側臥其間，下麵的羊群，意味著耶穌降生是來救贖民眾的。
由於曆史條件的原因，比薩大教堂中部與南部的建築比較保守，而它附屬的塔樓則呈圓形，教堂與塔樓均為大理石結構，前麵圓形的比薩洗禮堂在後來風行哥特式時期，受過大規模改建與裝修工程，故已失去原來的樣子。讀書吧，少年！