Одновременно со Спасской башней на северной стороне Красной площади Петр Антонио Солярио построил в 1491 г. Никольскую башню. Название ее происходит от иконы Николая Чудотворца, помещавшейся над проездными воротами отводной стрельницы, а также связано с Никольской улицей, отходящей отсюда на север. В древности здесь был монастырь Николы Старого, или Николы Большая Глава, игравший в XIV—XVI вв. видную роль в делах высшей церковной иерархии России.
Башня имеет отводную стрельницу, из ворот которой раньше опускался подъемный мост через ров. Мост и подъемный механизм в воротах разобраны в XVIII в.

В 1612 г., во время борьбы с польско-шляхетской интервенцией, народное ополчение, которое возглавляли Кузьма Минин и Димитрий Пожарский, с боем вошло в Кремль через Никольские и Спасские ворота. Москва была освобождена от интервентов.
В XVII в. Никольские ворота служили главным образом для въезда к боярским и монастырским подворьям в Кремле.

В древности на башне помещались часы, последнее упоминание о которых относится к 1614 г. Почти до конца XVIII в. Никольская башня сохраняла свои древние архитектурные формы. Только в 1780 г. ее надстроили высоким круглым верхом с низким шатром. В начале XIX в. башню капитально перестроил архитектор А. И. Руска, надстроив готический верх с белокаменными ажурными деталями и высокий шатер.

В 1812 г. шатер и часть древней башни были разрушены отступавшими французскими войсками. Спустя четыре года (1816 г.) башня снова была восстановлена архитектором О. И. Бове.

Кружевная белокаменная архитектурная обработка фасадов в готическом стиле и четыре высокие башенки, поставленные по углам нижнего четверика, являются характерной особенностью Никольской башни, отличающей ее от других башен Кремля.

В 1917 г. в период октябрьских боев башня сильно пострадала от артиллерийского обстрела. По указанию В. И. Ленина в 1918 г. ее восстановил архитектор Н. В. Марковников.

Пятнадцатиметровый металлический шатер башни венчает рубиновая звезда. Высота башни до звезды — 67;1 м, со звездой — 70,4 м.