I lavori iniziarono il 9 agosto del 1173, che secondo il calendario pisano era il 1174, in quanto l'anno iniziava il 25 marzo. Alcuni studi tra i più recenti attribuiscono la paternità del progetto a Gherardo di Gherardo, mentre secondo il Vasari i lavori furono iniziati da Bonanno.
La tesi del Vasari è supportata dal ritrovamento nelle vicinanze della torre di una pietra tombale col nome del Bonanno, che oggi si trova murata nell'atrio della torre; inoltre nell'Ottocento fu rinvenuto sempre nei dintorni un frammento epigrafico di stucco rosa, probabilmente un calco su cui venne fusa una lastra metallica, che attualmente trova collocazione sullo stipite della porta di ingresso dell'edificio. Su tale frammento si legge, ovviamente rovesciato: ossia "cittadino pisano di nome Bonanno".
La prima fase dei lavori fu interrotta a metà del terzo piano, a causa del cedimento del terreno su cui sorge la base della torre. La cedevolezza del terreno, dovuto alla presenza di numerose falde acquifere, è la causa della pendenza della torre. I lavori ripresero nel 1275 sotto la guida di Giovanni di Simone e Giovanni Pisano, aggiungendo alla costruzione precedente altri tre piani. Nel tentativo di raddrizzare la torre, i tre piani aggiunti tendono ad incurvarsi in senso opposto alla pendenza. La torre fu completata alla metà del secolo successivo, aggiungendo la cella campanaria.
La caratteristica sicuramente più nota della torre è la pendenza, valutabile intorno a 5° (cioè il 9,6%) e corrispondente a 2,3 metri strapiombo del baricentro sul piano di fondazione, il cui sprofondamento medio è di circa 2,25 metri. Sono valori notevoli considerando che la torre è alta dalla base 58 metri con solo 3 metri di fondazioni ed ha un peso calcolato intorno alle 14.500 tonnellate. Dalla sua costruzione ad oggi lo strapiombo è in generale aumentato ma nel corso dei secoli ci sono stati anche lunghi periodi di stabilità o addirittura di riduzione della pendenza.Nel 1992 lo spostamento dalla sommità dell'asse alla base è stato valutato in circa 5,20 metri.
Durante i recenti lavori di consolidamento, iniziati nel 1990 e terminati alla fine del 2001, la pendenza della torre è stata ridotta tramite cerchiatura di alcuni piani, applicazione temporanea di tiranti di acciaio e contrappesi di piombo (fino a 900 tonnellate) e sottoescavazione, riportandola a quella che presumibilmente doveva avere 200 anni prima. La base è stata inoltre consolidata e, secondo gli esperti, questo consentirà di mantenere in sicurezza la torre per almeno altri tre secoli, permettendo così l'accesso ai visitatori.
È stata proposta come una delle sette meraviglie del mondo moderno.
Caratteristiche e tipologia
E' indubbio che l’edificio é frutto di una o più personalitá di altissimo livello. Esso infatti si presenta come una costruzione originale, a partire, prima ancora che dalla sua straordinaria pendenza e dagli ingegnosi accorgimenti tecnici escogitati dai costruttori per ovviarne i pericoli, dalla sua ardita struttura circolare. Non che manchino campanili più antichi a pianta rotonda, da quelli ravennati ad alcuni in Toscana o in Umbria: ma il campanile di Pisa può comunque ritenersi una struttura indipendente da tali prototipi e, per molti versi, del tutto autonoma dalle architetture precedenti. Le sue forme appaiono infatti difficilmente rapportabili a quelle di edifici consimili. I suoi immediati precedenti stilistici appaiono, anzi, quasi esclusivamente locali, o meglio pisani, e in qualche modo circoscritti ai monumenti della piazza.
La stessa forma circolare sembra infatti essere stata adottata, da un lato, per il gioco di specchi e contrapposizioni con la parte del Duomo limitrofa, riecheggiando volutamente il gioco curvilineo delle absidi; dall’altro, per conformarsi alla predominanza di elementi a forma circolare nell’economia della piazza, soprattutto dopo la fondazione del grandioso Battistero che, nelle sue forme, intendeva probabilmente proporsi come rivisitazione “moderna” dell’Anastasis di Gerusalemme. A tali suggestioni, si aggiungono quelle fornite dall’architettura classica. é probabilmente dovuta ad un influsso antichizzante la scelta di divisione della struttura in ripiani orizzontali, ma anche nella struttura modulare, il campanile ripropone i temi costruttivo-decorativi del Duomo e del Battistero ed il repertorio classicizzante da questi rielaborato.
I suoi elementi architettonici di base appaiono felici interpretazioni di quanto giá costruito: il paramento murario in marmo o calcare a fasce bicrome, le arcate cieche con lesene nel registro inferiore, i portali inscritti nelle arcate, i lacunari romboidali, la ripresa di alcuni dettagli decorativi, come nel caso della raffigurazione del porto Pisano, chiaramente esemplata su quella romana, inserita nel transetto meridionale, presso la porta di San Ranieri, il paramento superiore a loggette che, nel forte chiaroscurare delle sue masse, dissimula l’effetto portante del cilindro interno. Si realizza così una sorta di continuum visivo nella decorazione di Duomo, Battistero e Campanile, a partire dal prototipo decorativo della facciata della Cattedrale, che, di volta in volta, gioca su ritmi e soluzioni sempre variati.
