هناك نظريات هندسية عدة حول سر الميل في برج بيزا المائل، وأقربها إلى الحقيقة النظرية المتعلقة بنوع التربة، إذ يقول علماء الجيولوجيا إنه حدث خطأ في اختيار موقع بناء البرج، فأقيم فوق منطقة تمتاز بالتربة الرخوة، والتي لم تحتمل ثقل ذلك البناء الضخم، الأمر الذي أدى إلى إحداث ميل في انتصابه منذ المراحل الأولى للبناء، ووفقاً للمصادر التاريخية فإن البدء في عمليات الإنشاء كان في العام الميلادي 1173م، واستغرقت عملية البناء وقتا طويلا بالنظر إلى التقنيات البدائية المستخدمة آنذاك، وبعد خمسة أعوام من العمل المتواصل وبعد إقامة الطابق الثالث تحديداً، لاحظ العمال حدوث ميل في البناء ولم يستطيعوا معالجته، فتم صدور أوامر بوقف أعمال بناء البرج خشية انهياره.
وفي عام 1272م اقترح بعض المعماريين إكمال عمليات إنشاء طوابق برج بيزا المائل، مفترضين أن تعديل زاوية البناء قد يعالج ميل البرج، لكن هذا لم يحدث فكانت النتيجة النهائية إقامة طابقين بنفس درجة الميل.
وفي عام 1272م اقترح بعض المعماريين إكمال عمليات إنشاء طوابق برج بيزا المائل، مفترضين أن تعديل زاوية البناء قد يعالج ميل البرج، لكن هذا لم يحدث فكانت النتيجة النهائية إقامة طابقين بنفس درجة الميل.