Одним из главных сооружений и украшением всего ансамбля является собор Санта-Мария Маджоре, который сияет белоснежной мраморной облицовкой, украшенной разноцветными мозаичными вставками геометрического орнамента. Строительство собора начал в 1063 г. мастер Бускетто. Кстати, это первый итальянский зодчий, имя которого дошло до наших дней. Бускетто, вероятно, был выходцем из Греции. На это указывают как фамилия мастера, так и предложенная им композиция сооружения, восходящая к идеям византийской архитектуры V века.

После 1118 г. строительство собора продолжил мастер Райнальдо. Он удлинил главный неф здания и возвел фасады. Именно ему принадлежит оформление главного фасада собора в виде нескольких рядов легких, изящных полукруглых аркад. В то время в Тоскане не принято было украшать фасады церквей скульптурой, и мастер Райнальдо просто облицевал фасад белым и черным, с серо-голубым оттенком, камнем с мраморными инкрустациями. Таким образом под ярким южным солнцем собор контрастирует с зеленью луга и, кажется, вбирает в себя все краски неба.

Благодаря ювелирной отделке колонок и арочек, словно игрушечных, собор производит удивительное впечатление. Можно представить, сколько таланта, терпения и любви понадобилось мастерам, чтобы так тщательно и кропотливо соединять в единое целое множество мраморных деталей.

В основном строительство Пизанского собора было завершено в 1150-х годах. Такая сравнительно быстрая постройка объясняется тем, что мастера не тратили время на возведение сложных каменных сводов: перекрытие центрального нефа выполнено из дерева. Над порталами помещены красочные мозаичные панно. Интерьер собора украшают позолоченный потолок и многочисленные мраморные скульптуры. В алтаре возвышается колоссальная статуя Христа.

Скульптурные работы в храме и баптистерии связаны с именем выдающегося итальянского мастера Никколо Пизано. Его скульптуры напоминают искусство Римской империи периода раннего христианства. Дело отца продолжил его сын, Джованни Пизано, также много работавший над украшением храма и баптистерия.

В Пизанском соборе находится несколько захоронений различных исторических деятелей, среди которых – гробница германского императора Генриха VII. Заключительной частью ансамбля является колокольня (кампанила) собора, знаменитая падающая башня, которая примыкает к его северо-восточному углу. Сооружение это стало знаменитым еще и потому, что с опоясывающего его балкона самый прославленный из сынов Пизы Галилео Галилей в 1590 г. производил свои известные опыты, связанные с законом свободно падающих тел, тем самым проверяя действие законов гравитации.

Колокольня имеет монолитное основание, окруженное «слепыми» (без прохода внутрь) аркадами. Над ними поднимаются шесть ярусов арочных галерей, таких же, как и аркады главного фасада собора. Этот мотив аркад и объединяет весь ансамбль в единое целое.

Сегодня Пизанский собор с «падающей» башней и монументальным круглым баптистерием является образцом средневекового архитектурного ансамбля, исключительного по своей цельности и монументальному величию.

В сознании многих людей легендарная Пизанская башня уже давно воспринимается как самостоятельное сооружение, хотя на самом деле она является частью соборного ансамбля на Площади Чудес в Пизе. Правда, самым знаменитым его строением, ради которого тысячи туристов ежегодно устремляются в этот небольшой городок, чтобы полюбоваться зрелищем, изумляющим не столько формами, сколько своим редкостным положением. Вот уже восемь столетий Пизанская башня «падает» в сторону площади, вызывая и опасение за ее сохранность, и восторг перед этим «качающимся» чудом.

Не менее удивительна и судьба этой старинной колокольни (кампанилы). Первый камень в основание будущей звонницы был заложен 9 августа 1173 года. Городская управа не поскупилась и заготовила белый мрамор, известняк и гранит самых дорогих пород. Предполагалось возвести башню высотой в сотню метров, что для XII века было очень смелым решением. Ее строительство было поручено всеми уважаемому мастеру Бонанно Пизано и приглашенному из австрийского города Инсбурка мастеру Вильгельму (Гульермо). Построив первый этаж высотой 11 м и два колоннадных кольца, Бонанно обнаружил, что колокольня с южной стороны отклонилась от вертикали на четыре сантиметра и наклон этот все увеличивался. Потому по окончании строительства третьего этажа в 1186 г. работы были прекращены.

Об этой конструктивной ошибке красноречиво писал известный итальянский историк искусства, живописец и архитектор Джорджо Вазари: «Гульермо заложил в Пизе в августе 1174 г. совместно со скульптором Бонанно колокольню (кампанилу). Но так как оба эти архитектора не имели большой практики при закладке зданий в Пизе и не укрепили основания, как надлежало, то еще прежде чем они дошли до середины сооружения, оно наклонилось на один бок с более слабой стороны, и, таким образом, кампанила эта отступает от своего отвеса настолько, насколько фундамент осел с этой стороны. И если снизу это мало заметно, то наверху настолько сильно, что нельзя не дивиться тому, как это возможно, чтобы она не обрушилась и не давала трещин; причина же этому та, что сооружение это круглое и внутри, и снаружи и устроено наподобие полого колодца, сложенного из камней таким образом, что разрушиться ему почти нет возможности; главным образом помогает фундамент, выложенный над землей на три локтя (около 1 м 20 см), что, как это видно, было сделано для поддержки колокольни уже после ее отклонения. Я уверен, что если бы она была квадратной, она не стояла бы ныне, ибо углы квадрата, как это часто случается, настолько бы ее расперли, что она бы рухнула».