Auf der rechten Seite der Kathedrale befindet sich der berühmte Glockenturm, der 1334 vom großen Maler und Architekten Giotto di Bandone begonnen wurde. Nach dessen Tod im Jahre 1337 wurde der Bau von Andrea Pisano und später von Francesco Talenti weitergeführt, der ihn 1359 fertigstellte.
Giotto hatte sich – nach einer in Siena aufbewahrten Zeichnung, die ihm zugeschrieben wird – den Turm mit einer hohen Spitze gotischer Art vorgestellt. Talenti bevorzugte dagegen einen flachen Abschluss über einem großen dreibogigen Fenster. Der überwältigende Farbeffekt verleiht der vertikalen Orientierung des gesamten Baus noch mehr Leben.
Kaiser Karl V bemerkte bei seinem Besuch in Florenz im J. 1536, dass der Glockenturm so außergewöhnlich sei, dass er – den Blicken entzogen – bei wichtigen Anlässen gezeigt werden sollte.