Es el más grande baptisterio de Italia: su circunferencia mide 107,24 m., mientras que de ancho, su muradura a la base es de dos metros y 63 cm., por una altura de 54 metros y 86 centímetros. La cúpula se halla recubierta por tejas rojas que dan hacia el mar y por láminas de plomo que dan hacia el este.

El gran cilindro está rodeado, así como la atedral, de arcadas sobre columnas, y como ésta, está construída en mármol blanco listado en gris. En su interior, ocho columnas monolíticas que compiten en altura con las de la Catedral, alternadas con cuatro pilastras, delimitan un espacio central ocupado por la fuente bautismal octágona de Guido da Como (1246) flanqueado por un Púlpito de Nicola Pisano (1260). Un matroneo, cubierto por una bóveda anular, se asoma hacia la zona central con una serie de arcos amplios todo a su alrededor. El sistema de copertura está constituido por una doble cúpula, la interna en forma de tronco de piramide dodecagonal, la externa en forma de hemisferio, sormontada a su vez por una pequeña cúpula, y, justamente la particular estructura arquitéctonica de la cobertura hace que el baptisterio pisano esté dotado de una acústica escepcional. Cada 30 minutos es posible apreciarla gracias a las entonaciones vocales del personal de vigilancia.

El baptisterio es de estilo románico-pisano se encuentra al oeste del Duomo (Catedral), en el mismo eje del anterior.
Lo diseñó casi por entero el Maestro Diotisalvi, un prestigioso arquitecto toscano de la época, quien empezó a construirlo en 1152 – unos cien años después del Duomo- tal y como consta en las inscripciones que hay en los pilares situados junto a la puerta de entrada.
Diotisalvi concibió un edificio religioso de enormes proporciones en mármol blanco y de planta circular en conmemoración a la “Rotonda de la Anástasis”, el grandioso mausoleo situado sobre el Santo Sepulcro de Jerusalén.
El arquitecto dirigió las obras del Baptisterio desde 1152 hasta 1180, aprox., hasta que la parte superior de los arcos del primer nivel de la fachada se terminaron de construir y hasta que las columnas y los pilares interiores estuvieron acabados.
En 1260 el célebre escultor italiano Nicola Pisano (activo en Toscana entre 1258 y 1278) dio continuidad a las obras del Baptisterio, que habían quedado interrumpidas durante décadas, aumentando la altura del Baptisterio mediante el posicionamiento de dos cúpulas. La superior y más pequeña de ellas es de forma cónica con la cima recortada y está situada sobre la principal en forma de hemisferio. A Nicola Pisano le sucedió su hijo Giovanni (Pisa -1250 ca. – Pisa 1316).

Las obras prosiguieron sin interrupción alguna durante unos dos siglos, por lo que se observan elementos procedentes de dos estilos distintos, fundamentalmente. Los arcos ciegos que están situados en la parte baja de la fachada son de estilo románico-pisano, mientras que las pequeñas galerías superiores son de estilo gótico.
El Baptisterio de San Giovanni de Pisa, cuya construcción y ornamentación interior se terminó en el siglo XIV, está considerado como el mayor de su estilo en el mundo de la Cristiandad. Tiene más de 107 metros de circunferencia y la cúpula mide 75 metros de altura.