A munkálatok során a tervezők a kő mellett javarészt toszkán carrarai márványt használtak. A legáltalánosabban elfogadott álláspont szerint a dőlés oka elsősorban a vékony, elégtelen alapozásra vezethető vissza. A Pisano fivérek nem számoltak kellőképpen a gyenge altalaj veszélyeivel, s ennek értelmében Itália egyik legérdekesebb és leghíresebb épülete a mérnöki hibák révén lett ilyen különleges. Egyes tanulmányok szerint a dőlést az okozhatta, hogy a torony alatt valaha egy olyan kis sziget pereme húzódott, mely az egykori kikötő része lehetett. A nagyjából 56 méter magas, 15,5 méter külső átmérőjű pisai ferde torony harangjátéka hasonlóan különleges volt, mint az építmény alakja: a harangozótorony a 17. század közepéig hét, a zenei skála különböző hangjain megszólaló harangot kapott, melyek együttes súlya megközelítette a 10 tonnát is.