全て周れます

ミラノに午前中着の時間帯が分かりませんが、ミラノの観光はドォーモとその横のアーケード、そして最後の晩餐を見るくらいです。
３時間もあれば刊行は終了です。
ミラノの後にピサに向かいます。
ピサの観光も２〜３時間有れば終了です。
この日の内にピサからローマに向かいます。
ルートはフィレンツェ経由ではなく、海岸線を走るルートです。
初日で、ミラノと、ピサの観光を終えて、ローマ着です。

２〜４日目をローマの観光。
夕方の列車でフィレンツェへ。

５〜６日目をフィレンツェの観光。
夕方の列車でヴェネツィアへ。

７〜８日目をヴェネツィアの観光。
８日目はミラノに１６時に到着する様にヴェネツィア発。

という風に全ての観光は可能です。

また、違うアクセスとして
ローマ観光後、飛行機でヴェネツアに飛び、ヴェネツィア観光後、列車でフィレンツェへ向かう事も可能です。
ローマからユーロスターで移動する事を考えると飛行機の移動の方が安くて早い事も有ります。
実際の移動日のフライト情報も確認して下さい。

＞ピサの斜塔をローマ→ヴェネチアの立ち寄る形で行くことは可能か

この旅でしたら、ローマからヴェネツィアに向かう途中でピサに行くのはルート的に無駄です。
ミラノからローマに向かう際にピサに立ち寄る方が無駄が有りません。

＞帰国日にヴェネチアから帰っても大丈夫か（前日ミラノにいるほうがよいのか）

出来る事なら帰国日前日にミラノに戻る方が安心ですが、そこまで神経質にならずとも大丈夫だと思います。午前中にミラノに戻る事で十分だと思います。
不安でしたら、最初のミラノの観光を最終日に変更すれば良いです。