På 1400-tallet ble tilgangen til sjøen vanskeligere, ettersom havnen ble fylt opp av silt og ble avskåret fra havet. Selv om Pisa prøvde å unnslippe unna florentinsk styre og for en kort periode, 1494-1509, klarte det, var byens historie som en uavhengig bystat nå over. Med Firenzes dominans begynte en ustoppelig tilbakegang av byen som i de siste århundrene hadde spredt sin romanske arkitektoniske stil, selv i sardinske kirker. Mens den lønnsomme handelen, som hadde preget dens effektivitet i århundrer, ble kvalt, utvandret noen av de fremste familiene i Pisa, som Alliata, Della Gherardesca, Caetani og Upezzinghi, for å unnslippe den florentinske dominansen. De bosatte seg i andre italienske bystater, spesielt til kongedømmet Sicilia. Fra 1509 til Italias samling i 1860 var Pisa en del av storhertugdømmet Toscana og var under Medici-styret i det meste av denne tiden.