La puerta fue diseñada por Miguel Ángel y está ubicada al final de Via Pia, una calle nueva, y fue un reemplazo de la Porta Nomentana que estaba situada varios cientos de metros hacia el sur y se cerró al mismo tiempo. La construcción de Porta Pia comenzó en 1551 y terminó después de la muerte de Miguel Ángel en 1956. La medalla de bronce conmemorativa de Gianfederico Bonzagna de 1561 exhibe el plan inicial de Miguel Ángel, que era muy distinto de su diseño final. Después de su muerte, bajo el diseño Nep-Classicist de Virginio Vespignani, la fachada del exterior de la ciudad se completó en 1869.
Hubo varias razones para la construcción de Porta Pia. El motivo principal, sin embargo, fue que existía la necesidad de un reemplazo para la nueva área urbana, que la antigua Porta Nomentana para el acceso a Via Nomentana no podía proporcionar. Miguel Ángel fue un diseñador de renombre y amigo del Papa. Según Vasari, el Papa solicitó diseños que se utilizarían en la construcción de Porta Pia. Miguel Ángel le entregó tres diseños, que estaban hechos de manera hermosa y precisa. Sin embargo, todos diferían en su apariencia y extravagancia, y el Papa optó por el plan de aspecto más simple y económico que vería la construcción de la Porta Pia actual. La elección hecha por el Papa podría atribuirse a detalles que le resultaron difíciles de comprender en los otros dos diseños.
Sin embargo, no hay evidencia de que el diseño se haya realizado exactamente como aparecía en el diseño que eligió el Papa, ya que no existen rastros de los tres dibujos, excepto ciertos detalles de los bocetos. Se realizaron varios cambios en la apariencia de la puerta como se muestra en la moneda conmemorativa de 1561 y en un grabado de 1568 que es la única documentación de la época. La apariencia actual de la puerta es bastante diferente de su representación inicial en la moneda y el grabado. Cuarenta años después de que se construyera la puerta, aparecía en los mapas de Roma casi como una ruina. El diseño representado en la moneda podría parecerse al del plan inicial. Sin embargo, hay dos factores que podrían haber alterado el diseño inicial.
El Papa necesitaba un diseño simple, y esto habría provocado cambios en la apariencia de la puerta y la muerte de Miguel Ángel antes de que se completara el trabajo de construcción. Giacomo Del Duca, que también construyó Porta San Giovanni, se hizo cargo de la obra después de su muerte y esto pudo haber contribuido al cambio en el diseño inicial. Según varios investigadores, la idea inicial de Miguel Ángel era crear fachadas pintorescas y dramáticas que fueran simbólicas para las funciones de la entrada de Roma. Se hace más énfasis en la puerta a través del posicionamiento del portal que se encuentra al final de Strada Pia, reanudando la ruta de la antigua Alta Semita.
Luego hace una continuación por el XX Settembre y termina en una perspectiva frontal al comienzo del Quirinal. La puerta se colocó estratégicamente ligeramente detrás de las líneas del muro, que interconectaban las dos secciones oblicuas laterales del muro, tenía un solo arco como aparece en la moneda y sobresalía por los extremos del muro de la puerta con el reverso mirando hacia la ciudad. El exterior aparecía solo como un fórnix simple. Hacia 1575, se abrió un segundo arco como efecto del aumento del tráfico, que se debió al cierre de la cercana porta Nomentana.
En el exterior de la puerta hay una torre, tal como se muestra en las estampas y grabados hasta 1577. Es dudoso, sin embargo, que se haya perdido por reducción de la complejidad del diseño o por derrumbe. Las fachadas externas fueron completadas en 1869 por Virginio Vespignani, quien parecía haberse inspirado en un grabado de 1568 para seguir muy de cerca el plan original de Miguel Ángel.
Después de los daños causados por un rayo en 1851, el trabajo de restauración de 1853 incorporó un nuevo patio y edificios. De acuerdo con la voluntad de Pío IX, la nueva fachada alberga dos estatuas de los santos Alejandro e Inés, en consonancia con las murallas de la ciudad, bordeadas por cuatro columnas. Después de que Pope escapara del peligro durante el colapso de la cámara de audiencias del convento de Sant'Agnese, durante su visita allí el 12 de abril de 1955, necesitaba un monumento. En el lado exterior, sobre el arco, se hizo una inscripción que registra su fuga.
A pesar de que Miguel Ángel muere antes de completar la construcción de Porta Pia, no se puede pasar por alto su contribución al diseño actual. Aunque varios diseñadores se hicieron cargo después de su fallecimiento, solo se realizaron algunos cambios notables desde su diseño inicial, y esto hace que él se lleve gran parte del crédito en la construcción de Porta Pia.
