Élevé sur une période de plus de deux siècles d'après un projet de Diotisalvi, ce bâtiment circulaire mêle aux éléments romans faisant écho à la cathédrale des influences du gothique naissant. À l'intérieur, outre les prestations vocales des gardiens qui tiennent à vous prouver l'exceptionnelle acoustique du lieu, belle cuve baptismale octogonale, oeuvre réalisée en 1246 par Guido Bigarelli, et admirable chaire sculptée en 1260 par Nicola Pisano.