作為比薩大教堂的鐘樓，1173的設計是8月9日建造時垂直豎立的。原設計為8層，高54.8米。其獨特的白色閃爍的中世紀風格建築將是歐洲最值得關註的鐘樓之壹，即使它後來沒有傾斜。
專家們壹直在爭論比薩斜塔傾斜的原因。尤其是在14世紀，人們徘徊在兩種爭論之間，比薩斜塔是否是建造過程中不可預測、不可避免的地面沈降累積效應的結果，還是建築師故意為之。
到了20世紀，隨著對比薩斜塔的測量越來越精確，各種先進設備對地基土的深入勘察以及對歷史檔案的研究，壹些事實逐漸浮出水面。比薩斜塔在最初的設計中應該是壹個垂直的建築，但在建造初期就開始偏離正確的位置。
1178，鐘樓建至第四層時，發現因地基不均勻、土質松軟，鐘樓已向東南方向傾斜，工程暫停。
1198期間，記載了鐘樓的存在，說明鐘樓雖然傾斜，但至少掛了壹口鐘，實現了它作為鐘樓的初衷。
1231年，工程繼續，首次記載了鐘樓使用大理石。建造者采取了各種措施來糾正傾斜，並故意將鐘樓的上層建成反方向的傾斜，以補償已經發生的重心偏移。
當1278進行到第七層時，塔不再是直的，而是凹的。項目再次暫停。
1292年，喬瓦尼·皮薩諾用鉛垂線測量了鐘樓的傾斜度。
根據現有的文字記載，幾個世紀以來，比薩斜塔都是緩慢傾斜的，它實際上已經與地基下的土壤達到了某種程度的平衡。
在第壹階段施工的第三層結束時，鐘樓向北傾斜了約1/4。
第二階段由於整改過度，1278七樓向南傾斜約0.6。
1360年，建頂鐘屋時增加到1.6。
1817年，兩位英國學者克雷西和泰勒用鉛垂線測量傾斜度，當時的結果是5°。
1550年喬爾喬·瓦薩裏的調查與1817年克雷西和泰勒的調查相隔267年，傾角只增加了5厘米。因此，人們並沒有對斜塔進行特別的維護。
1360年，在停滯了差不多壹個世紀之後，鐘樓開始了最後壹次沖刺完工，並進行了最後壹次重要的修改。
1372時鐘頂樓完工。54米高的8層鐘樓有7個鐘，但沒有被敲掉，因為它隨時都有倒塌的危險。而且壹直往下掉。
比薩斜塔之所以傾斜，是因為其地基下土層的特殊性。在比薩斜塔下，有幾層不同材質的土壤。各種軟淤泥和極軟粘土的沈積物交替形成，地下水層深達壹米左右。這壹結論是在觀察了地基土層的組成後得出的。最新的發掘表明，鐘樓建在古海岸的邊緣，所以建造時土壤已經沙化下沈。
但是1838的壹個工程導致比薩斜塔突然加速，人們不得不采取緊急維修措施。當時，建築師Alessandro della Gherardesca在原始的密封斜塔基礎周圍進行挖掘，以探索基礎的形狀，並揭示圓柱形基礎和基礎臺階是否與預期相同。這種行為讓斜塔失去了原有的平衡，地基開始開裂，最嚴重的現象是地下水湧入。這個項目之後的調查結果顯示，傾斜增加了20厘米，而之前267年的總傾斜只有5厘米。
1838的工程完工後，比薩斜塔的加速傾斜持續了數年，之後趨於穩定，減少到每年0.1厘米左右，塔身偏離“自然姿態”超過5米。