意大利比萨斜塔之所以会斜而不倒，是由于其地基下面土层的特殊性和建造过程中的一系列措施所导致的1。 地基下面有很多层不同材质的土层，是由各种不同的软质粉土的沉淀物以及特别柔软的黏土相间而成的。同时，地基下的地下水位也非常浅，深度只有大约1米。这些因素导致了比萨斜塔在建造初期就已经变得沙化和下沉了。为了防止斜塔的过度倾斜，建造者在向上建楼层时故意向反方向倾斜，以补偿和修正重心的偏离。同时，建筑师还采取了一系列措施，如停工等待地基沉降稳定、调整倾斜高度、减轻塔身重量、吸收其他建筑的特点等，最终使得比萨斜塔斜而不倒。
为了解开斜塔“倾而不倒”的秘密，许多有关专家对比萨斜塔的全部历史以及塔的建筑材料、结构、地质、水源等方面进行充分的研究，并采用各种先进的仪器设备进行测试。比萨中古史学家皮洛迪教授：塔身的每一块石砖都是一块石雕佳品，石砖与石砖间的粘合极为巧妙，有效地防止了塔身倾斜引起的断裂，成为斜塔斜而不倒的一个因素。还有一些专家发现，比萨斜塔塔身曾一度向东倾斜，尔后又转向南倾斜，所以不得不感慨比萨斜塔是“一个由多种事实交织成的综合性问题”。