Рост военно-морского влияния позволил Пизе добиться политической независимости от Тосканы. Уже в начале 1080-х годов была образована коммуна горожан, претендующая на участие в управлении городом. Практически сразу коммуна, представляющая интересы торговых кругов Пизы, сконцентрировала в своих руках фактическую власть в городе, оставив епископу и виконту лишь минимум влияния. В борьбе за инвеституру пизанцы оказали поддержку императору Генриху IV против папы, за что в 1081 году получили хартию, предоставившую городу право широкого самоуправления и передавшую власть в Пизе коллегиальным органам коммуны: Совету старейшин и избираемым им консулам. Хотя юридически Пиза оставалась в составе Тосканской марки, к середине 1080-х годов Пизанская республика обрела фактическую независимость, прежде всего в отношении внутреннего управления, внешней политики и организации торговли.
В Пизе ремесленное производство было незначительным и не сопоставимым по обороту с морской торговлей республики. Поэтому в коммуне изначально главную роль играли торговые круги, а ремесленные цехи не приобрели политического влияния. Другой особенностью Пизы была тесная вовлечённость местной аристократии в морскую торговлю, что предопределило аристократический характер ранней коммуны и отсутствие антагонизма между дворянством и купеческой элитой. Хотя в XII веке политическая система Пизы была несколько демократизирована, во главе города встал избираемый из иностранцев подеста́, а к участию в выборах государственных органов были допущены более широкие слои торгово-ремесленных кругов, власть в Пизанской республике сохранилась у аристократии. Во многом благодаря этому Пиза стала одним из главных союзников императора в борьбе гвельфов и гибеллинов, развернувшейся в Италии в XII—XIII веках.