La catedral de Pisa fue fundada en 1063 tras la victoria de la armada pisana sobre los sarracenos cerca de Palermo. Con aquella victoria, Pisa podía empezar a completar su ambición de convertirse en la Venecia del Mediterráneo occidental, y desarrollar una gran presencia visual. La catedral fue consagrada en 1118, pero no se terminó hasta el siglo XIV, tras alteraciones considerables. En lo estilístico, se trata de una variante de la planta basilical mediterránea, con influencias de la arquitectura armenia, siria e islámica. El edificio también tenía alusiones lombardo imperiales, especialmente en la galería de cuatro niveles de la fachada.
Las columnas de granito de la nave de la catedral de Pisa procedían de templos romanos en la isla de Elba; los capiteles varían desde el estilo romano imperial al bizantino; los muros tienen aplacados de mármol inspirados en la práctica bizantina, y la cúpula parece islámica, por su forma y el método de construcción, levantada como sobre arcos apuntados muy altos y estrechos.
La catedral de Pisa se desmarca de la tendencia de la época de grandes iglesias de peregrinación, donde la estructura y la superficie estaban cada vez más unificadas. De hecho, desafiaba esa tendencia por su exaltación de la superficie. El elegante y costoso revestimiento de mármol que envuelve todo el exterior prácticamente no se corresponde con la estructura interior.
El rotundo volumen del edificio se convierte en ligero y delicado, aunque las aberturas sean escasas y pequeñas, a la manera románica. La planta es de cruz latina y está organizada en un cuerpo de cinco naves con transepto de tres naves, coronado por una cúpula en el crucero.
Esta disposición también difiere mucho de la arquitectura catedralicia francesa, que aspiraba a unificar la forma y la estructura. Los brazos del transepto se terminan en un ábside cada uno. La planta es, en realidad, una combinación de dos basílicas, la de la nave principal y la del transepto, y desde el exterior da la impresión
