تم بناء البرج على ثلاث مراحل على مدى 199 عامًا. في 5 يناير عام 1172، ورثته دونا بيرتا دي برناردو، وهي الأرملة والمقيمة في منزل ديل أوبرا دي سانتا ماريا، ورث ستين سولدي البرج إلى أوبرا كامبانيليس بيتراروم سانستي ماري. ثم تم استخدام المبلغ لشراء بعض الحجارة التي لا تزال تشكل قاعدة برج الجرس.

في 9 أغسطس عام 1173، تم وضع أساسات البرج. بدأ العمل في الطابق الأرضي من الجرس الرخامي الأبيض في 14 أغسطس من نفس العام خلال فترة النجاح العسكري والازدهار. هذا الطابق الأرضي عبارة عن ممرات محجوبة مفصّلة بأعمدة مخطوطة مع كورينثيان كلاسيكي.

بدأ البرج في الميل بعد تقدم البناء إلى الطابق الثاني في عام 1178. كان هذا بسبب ان الأساس كان ثلاثة أمتار فقط، تم وضعه في التربة التحتية الضعيفة وغير المستقرة، وهو تصميم كان معيبًا منذ البداية. توقف البناء بعد ذلك لما يقرب من قرن من الزمان، حيث كانت جمهورية بيزا منخرطة بشكل مستمر تقريبًا في معارك مع جنوة ولوكا وفلورنسا. أتاح هذا الوقت لاستقرار التربة الأساسية. خلاف ذلك، من شبه المؤكد أن البرج قد سقط.

في 27 ديسمبر عام 1233، أشرف العامل بنيناتو، نجل جيراردو بوتيتشي، على استمرار بناء البرج.

في 23 فبراير عام 1260، تم انتخاب جويدو سبيزيالي، نجل جيوفاني بيسانو، للإشراف على بناء البرج.

في 12 أبريل عام 1264، ذهب المهندس المعماري جيوفاني دي سيمون، المهندس المعماري لـ كامبوسانتو، و 23 عاملاً إلى الجبال القريبة من بيزا لقطع الرخام. تم تسليم الرخام المقطوع إلى رينالدو سبيزيالي، عامل القديس فرانشيسكو.

في عام 1272، استؤنف البناء تحت دي سيمون. في محاولة للتعويض عن الميل، قام المهندسون ببناء طوابق علوية مع ارتفاع جانب واحد عن الآخر. وبسبب هذا، فإن البرج منحني.

ضربت المنطقة ما لا يقل عن أربعة زلازل قوية منذ عام 1280، لكن البرج الذي يبدو أنه معرض للخطر نجا. لم يكن السبب مفهوما حتى قامت مجموعة بحثية مكونة من 16 مهندسا بالتحقيق. خلص الباحثون إلى أن البرج كان قادرًا على تحمل الاهتزازات بسبب التفاعل الديناميكي بين بنية التربة: يؤثر ارتفاع وصلابة البرج، جنبًا إلى جنب مع نعومة تربة الأساس، على الخصائص الاهتزازية للهيكل في مثل هذا. بالطريقة التي لا يتردد صداها مع حركة الأرض الزلزالية. ساعدت التربة الرخوة نفسها التي تسببت في ميل البرج إلى حافة الانهيار على البقاء على قيد الحياة.

توقف البناء مرة أخرى في عام 1284 عندما هزم البيزانيون من قبل جنوة في معركة ميلوريا.

تم الانتهاء من الطابق السابع في عام 1319.

أُضيفت غرفة الجرس أخيرًا في عام 1372. وقد بناها توماسو دي أندريا بيسانو، الذي نجح في تنسيق العناصر القوطية في برج الجرس مع الطراز الرومانسيكي للبرج.

بين عامي 1589 و1592، قيل إن جاليليو جاليلي، الذي عاش في بيزا في ذلك الوقت، قد ألقى قذيفتي مدفع من كتل مختلفة من البرج لإثبات أن سرعة نزولهما كانت مستقلة عن كتلتهما، وفقًا لقانون السقوط الحر.

هناك سبعة أجراس، واحد لكل نوتة موسيقية على نطاق واسع. تم تركيب أكبرها في عام 1655.

بُذلت جهود عديدة لإعادة البرج إلى اتجاه رأسي أو على الأقل منعه من السقوط. معظم هذه الجهود باءت بالفشل. البعض ساء من الميل. في 27 فبراير عام 1964، طلبت الحكومة الإيطالية المساعدة في منع سقوط البرج. ومع ذلك، كان من المهم الحفاظ على الميل الحالي، بسبب الدور الذي لعبه هذا العنصر في تعزيز صناعة السياحة في بيزا.

تم تضمين البرج والكاتدرائية المجاورة والمعمودية والمقبرة في موقع اليونسكو للتراث العالمي بيازا ديل دومو، والذي تم إعلانه في عام 1987.

بعد أكثر من عقدين من دراسات التثبيت وحفز الانهيار المفاجئ لبرج سيفيك في بافيا في عام 1989. تمت إزالة الأجراس لتخفيف بعض الوزن، وتم ربط الكابلات حول المستوى الثالث وربطها عدة مئات من الأمتار. تم إخلاء الشقق والمنازل في مسار السقوط المحتمل للبرج من أجل السلامة. كانت الطريقة المختارة لمنع انهيار البرج هي تقليل ميله بشكل طفيف إلى زاوية أكثر أمانًا عن طريق إزالة التربة 38 مترًا مكعبًا (1،342 قدمًا مكعبًا) من أسفل الطرف المرتفع. تم تقليل ميل البرج بمقدار 45 سم (17.7 بوصة)، وعاد إلى موقعه عام 1838.

تم إغلاق البرج للجمهور في 7 يناير عام 1990.

بعد عقد من جهود إعادة البناء والتثبيت التصحيحية، أعيد فتح البرج للجمهور في 15 ديسمبر عام 2001 وأعلن أنه مستقر لمدة 300 عام أخرى على الأقل. في المجموع، تمت إزالة 70 طنًا متريًا (77 طنًا قصيرًا) من التربة.

بعد مرحلة (1990-2001) من التعزيز الهيكلي، يخضع البرج لعملية ترميم تدريجي للسطح لإصلاح الأضرار المرئية، ومعظمها تآكل، وأسود. تتجلى هذه بشكل خاص بسبب عمر البرج وتعرضه للرياح والأمطار. في مايو عام 2008، أعلن المهندسون أن البرج قد استقر بحيث توقف عن الحركة لأول مرة في تاريخه. وذكروا أنه سيكون مستقرًا لمدة 200 عام على الأقل.