对于比萨斜塔的建造最开始的时候并不是故意建造成倾斜的形状，而是在建造的过程中莫名的产生了倾斜。经过专家的研究发现，比萨斜塔之所以会倾斜，是由于它地基下面土层的特殊性造成的。比萨斜塔下有好几层不同材质的土层，各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成，而在深约一米的地方则是地下水层。这个结论是在对地基土层成份进行观测后得出的。最新的挖掘表明，钟楼建造在了古代的海岸边缘，因此土质在建造时便已经沙化和下沉。
然而1838年的一次工程导致了比萨斜塔突然加速倾斜，人们不得不采取紧急维护措施。当时建筑师Alessandro della Gherardesca在原本密封的斜塔地基周围进行了挖掘，以探究地基的形态，揭示圆柱柱础和地基台阶是否与设想的相同。这一行为使得斜塔失去了原有的平衡，地基开始开裂，最严重的是发生了地下水涌入的现象。这次工程后的勘测结果表明倾斜加剧了20厘米，而此前267年的倾斜总和不过5厘米。
1838年的工程结束以后，比萨斜塔的加速倾斜又持续了几年，然后又趋于平稳，减少到每年倾斜约0.1厘米，塔身偏离“自然姿势”已有5米多。
1987年4月，国际古迹遗产理事会提名意大利比萨城的奇迹广场（包括大教堂、洗礼堂、比萨斜塔和墓园）为世界遗产，认为其满足以下四个获选条件：
代表了人类创造精神的杰作（奇迹广场上的四座建筑堪称建筑杰作，它们在空间上的设计从艺术上角度是独一无二）；
通过建筑或技术、有纪念意义的艺术品、城市规划或景观设计，展现了在一段时期内或在一个文化区域中进行的有重要意义的人文价值的交流（奇迹广场的建筑深刻影响了从11世纪到1284年的建筑发展和14世纪的艺术发展）；
突出地代表了某一类建筑或技术的，并且展示了人类历史上的某一段或几段非常重要的时期（奇迹广场包含了几座典型的宗教建筑，各自拥有不同的宗教作用，共同组成了一个中世纪基督教建筑的典范）；
直接或明确地同某些具有突出的、普世的价值的事件、现实的传统、思想、信仰、文化作品或文艺作品相联系（19岁的伽利略在比萨大教堂内观察铜制吊灯的摆动，从而发现了小摆动的等时性定律，这是他动力学研究的序幕。在比萨斜塔顶的实验使他得出了自由落体定律。奇迹广场上的两座建筑直接同物理学的历史相联系）。
1987年12月，联合国教育科学文化组织世界遗产委员会第11次会议决定将其收入世界遗产名录，编号第395号。
