La costruzione della cattedrale di Pisa fu condotta tra il 1063 e il 1064 dall'architetto Buscheto, e assiste alla confluenza di diversi stili, quali quello classico, lombardo-emiliano, e bizantino.
Consacrata nel 1118 da Papa Gelasio II, la cattedrale venne subito ampliata ad opera dell’architetto Rainaldo cui si deve l'attuale facciata.
Quella che noi tutti oggi possiamo ammirare è il risultato di molti interventi, tra i quali ricordiamo quello avvenuto nel 1595, finalizzato alla realizzazione delle tre porte bronzee della facciata (Giambologna), e quello avvenuto a partire dal Settecento e che interessò il rivestimento delle pareti interne con grandi dipinti su tela.
Il duomo attuale è a croce latina, e diviso in cinque navate con abside e transetto a tre navate.
Appena entrati nella cattedrale sembra quasi si stesse visitando una moschea a seguito della presenza di archi a sesto a sesto acuto, della cupola ellittica, e dei due matronei rialzati nelle navate, con le colonne monolitiche di granito.
Esternamente, il duomo è decorato con marmi multicolori, mosaici e oggetti di bronzo provenienti dal bottino di guerra.
La facciata in marmo grigio e bianco, decorata con inserti di marmo colorato, presenta tre portali collocati al di sotto di tre ordini di loggette.
Da ammirare la Porta di San Ranieri, che anticamente veniva utilizzata per accedere all’interno del Duomo, oggi collocata di fronte alla Torre Pendente.
L’originaria porta, realizzata intorno al 1180 da Bonanno Pisano, è decorata con ventiquattro formelle a rilievo.
Al di sopra delle attuali tre porte d’ingresso sono disposte quattro file di gallerie aperte, in cima alle quali è collocata la Madonna con Bambino, mentre negli angoli vi sono i quattro evangelisti.
Il duomo è internamente rivestito di marmi bianchi e neri, con soffitto a cassettoni in legno dorati e reca lo stemma dei Medici.
All’incrocio tra i transetti e il corpo centrale è si può ammirare la cupola decorata con gli affreschi raffiguranti la Vergine in gloria e santi , eseguita da Orazio e Girolamo Riminaldi.
Tra la navata e l’abside so elevano maestose le colonne granitiche corinzie provenienti dalla moschea di Palermo.
Tra le opere d’arte citiamo: il mosaico absidale raffigurante il Cristo in Maestà, affiancato dalla Vergine e da San Giovanni Evangelista di Cimabue; l'affresco della Madonna con Bambino collocato nell'arco trionfale realizzato dal Maestro di San Torpè, il pavimento cosmatesco con tarsie marmoree e motivi geometrici ad "opus alexandrinum"; il pulpito di Giovanni Pisano caratterizzato da una struttura architettonica poligonale e una decorazione scultorea riguardante gli episodi della Vita di Cristo.
La chiesa custodisce inoltre le reliquie di San Ranieri, patrono di Pisa, e quel che resta della tomba di Arrigo VII di Lussemburgo, imperatore del Sacro Romano Impero, collocata nel transetto destro.
Alle spalle dell’altare maggiore è collocata la tribuna decorata da ventisette dipinti raffiguranti gli Episodi del Vecchio Testamento e le Storie cristologiche, realizzate da Andrea del Sarto e Domenico Beccafumi.
Tra gli arredi seicenteschi ricordiamo il Crocifisso bronzeo sito sull'altare maggiore, gli Angeli portancandelabro, e il ciborio in argento custodito sull'altare della Cappella del Santissimo Sacramento.