Las obras del cementerio de la Catedral se iniciaron en 1277 por obra de Giovanni di Simone, siendo este el último de los edificios monumentales de la plaza en formar un panorama escénico en el lado septentrional.
El edificio fue llamado “Campo Santo” por una tradición según la cual el terreno donde surgió fue mezclado con tierra procedente de Tierra Santa con los barcos pisanos de regreso de la III Cruzada. La amplia estructura nació con un fin muy específico: crear un espacio adecuado para reunir los sarcófagos y las diversas sepulturas que desde hacía siglos se acumulaban en el área alrededor de la Catedral. Por eso en 1277 el arzobispo Federico Visconti firmó el acto de donación del terreno para la construcción de un “espacio cerrado” para su uso como cementerio, que primero tuvo forma de iglesia, dedicada a la Trinidad. La interrupción de las obras, causada también por la derrota de Pisa en la batalla de Meloria, y su reanudación en el siglo XIV, redefinieron completamente la estructura, que tuvo una planta más o menos rectangular con un gran claustro central.
El exterior es de simple mármol blanco, con 43 arcos ciegos y dos puertas. La entrada principal es la de oriente, decorada con un tabernáculo gótico encima del portal, obra de la segunda mitad del siglo XIV, con estatuas de la Virgen con el Niño y santos. El interior alberga un claustro con arcadas ojivales particularmente decoradas, en cuyos pasadizos se encuentran numerosos sarcófagos romanos, antiguamente reutilizados para las sepulturas más prestigiosas.
En 1360 se empezaron a pintar los frescos de los pasadizos con asuntos ligados al tema de la vida y de la muerte, en los que trabajaron Buonamico Buffalmacco y Francesco Traini. El primero, autor del célebre Triunfo de la Muerte; el segundo, de una Crucifixión. En la capilla Aulla se conserva la llamada “lámpara de Galileo”, antiguamente en la Catedral, cuya observación inspiró al científico para la teoría sobre el isocronismo del péndulo. Dentro de la estructura hay expuestos algunos anillos de la gran cadena de Porto Pisano, que, tras la derrota de Meloria (1284), fue rota y llevada a Génova, hasta su devolución después de la Unificación de Italia.