La tipologia costruttiva del campanile, alto 70 m. ed isolato dalla chiesa, è di notevole interesse, sia nel caso sia sorto sui resti di un'antica torre longobarda come vuole la tradizione, sia nel caso nasca in epoca più recente già torre campanaria, come appare più probabile dalle murature. La storiografia locale si è ritenuta certa della fondazione longobarda del campanile del Duomo e così si espresse lo storico Chiappelli: Da sempre importante per la cultura cittadina la torre ebbe in realtà più fasi costruttive, delle quali la più antica, sino al piano della seconda bifora, risale probabilmente alla metà del XII secolo.La seconda fase, di sicura impronta pisano-lucchese, innalzò la torre sino alla merlatura. Il terremoto che colpì Pistoia alla fine del XIII secolo sconsigliò ulteriori sopraelevazioni e la torre rimase merlata sino all'intervento dell'ultimo trentennio del XVI secolo, che vide la posa in opera della guglia terminale. Appare oggi destituita di ogni fondamento la notizia, di origine vasariana, di un intervento di Giovanni Pisano per il campanile del Duomo.