Ngay từ khi xây tới tầng 3, tòa tháp đã bắt đầu nghiêng vì lún. Theo sách kỷ lục Guiness, độ nghiêng của công trình là 3,97 độ. Tháp Pisa được xây dựng trên nền bùn, cát và đất sét. Việc xây dựng bị ngắt quãng và người ta mất khoảng 200 năm mới hoàn thành xong.

Benito Mussolini từng ra lệnh cho các kỹ sư người Ý sửa chữa tháp vào năm 1934, nhưng kế hoạch bị thất bại. Nó gần như bị quân đồng minh trong Thế chiến thứ 2 phá hủy.

Trong lịch sử Italia phải trải qua nhiều trận động đất có sức tàn phá lớn. Do trung tâm nước này nằm ngay tại ranh giới nơi mảng kiến tạo địa chất châu Á và châu Âu gặp châu Phi, do vậy hay xảy ra những trận động đất cỡ lớn.

Nếu chỉ xét cấu trúc của tòa tháp, theo lẽ thường, nó sớm phải sụp đổ hoặc ít nhiều ảnh hưởng nặng từ những cơn địa chấn. Nhưng ngạc nghiên là, công trình vẫn không hề hấn gì sau hàng loạt biến cố.

Đến nay, các kỹ sư đã lý giải được bí ẩn về cách công trình này vẫn đứng vững suốt hàng trăm năm qua.

Trớ trêu thay, tòa tháp đứng nghiêng cũng là lý do khiến nó tồn tại được lâu như vậy. “Chính loại đất tạo nên sự nghiêng bất ổn định và khiến tòa tháp sụp đổ, lại giúp công trình sống sót qua hàng loạt trận động đất kia”, George Mylonakis đến từ Đại học Bristol, cho biết.

Hóa ra, phần đất nền làm tháp bị nghiêng, cũng chính là nguyên nhân giúp công trình được bảo vệ khi mặt đất rung chuyển. Tòa tháp được xây bằng đá cẩm thạch,  cũng đóng vai trò quan trọng giúp tính rung chuyển của cấu trúc bị thay đổi.

 Suốt nhiều năm qua, chính phủ Italia đã thực hiện nhiều cứu trợ trong nỗ lực giúp tòa tháp đứng vững, từ việc dùng nitơ lỏng, cho tới việc lấy bớt đất khỏi chân tháp.

Hiện tháp Pisa vẫn đang là điểm đến hấp dẫn thu hút khách du lịch bậc nhất của Italia. Các chuyên gia dự đoán, công trình vẫn có thể vượt qua những trận động đất nếu cường độ không vượt quá 6.0 độ richer.