Своё название Никольская башня Московского Кремля получила из-за расположенной на ней иконе Святого Николая. Лик был написан над воротами с восточной стороны отводной стрельницы. Николая Чудотворца призывали в свидетели торговцы, решавшие тяжбы на площади, через ворота башни выходили в поход войска. Под образом Николая Угодника входил в Кремль Дмитрий Пожарский с войском после освобождения Москвы в 1612 г. от поляков и литовцев. Другая версия названия связана с расположенным неподалёку Никольским греческим монастырём.
Башня построена в 1491 г. по проекту Пьетро Солари. Итальянского архитектора пригласил в Москву князь Иван Третий, занимавшийся укреплением оборонных сооружений Кремля. Строение имеет типичный для северо-итальянской крепостной архитектуры вид — массивное основание четырёхгранной формы, отводную стрельницу, сквозные ворота. Никольская башня является частью восточной линии кремлёвских укреплений, расположена между Угловой Арсенальной и Сенатской башнями. Во всей красе сооружение можно рассмотреть со стороны Красной площади.
В конце XV века башня имела пирамидальную надстройку — шатёр из дерева. До 1614 года на её фасаде находились часы. Сооружение использовалось в основном для проезда к подворьям монахов и бояр внутри укреплений. Ворота были оснащены герсами — защитными решётками. Как и все проездные башни, Никольская имела подъёмный мост над рвом. Сообщение между башней и стрельницей — система лестниц, двухъярусные коридоры. Опорные перекрытия внутренней проездной части — цилиндрические своды.
Эта башня среди остальных кремлёвских укрепительных сооружений дольше всего сохраняла первоначальные архитектурные формы. С начала XVIII века внешний облик Никольской башни существенно меняется, приобретая готические мотивы. По проекту А.И. Руска в начале XIX века над четвериком был надстроен высокий восьмигранный каменный шатёр. Парапет украсили двумя парами башенок, фасад — ажурным кружевом.
При взрыве французами здания Арсенала во время отступления в 1812 г. башня серьёзно пострадала, после чего в 1816-1819 гг. её восстановлением занимался архитектор Осип Бове. Шатровая белокаменная надстройка тогда была заменена железным каркасом. Следующий серьёзный ущерб постройка получила при артобстреле 1917 г., на следующий год, во время восстановления, Никольскую башню окрасили в кирпичный цвет — как остальные кремлёвские постройки.
До 1935 г. на вершине башни красовался двуглавый орёл. На два года вместо орла установили позолоченную звезду из меди с каркасом из нержавеющей стали. С 1937 г. верхушку башни украшает звезда из драгоценного камня — рубина. Высота сооружения — 67,1 м, с учётом рубиновой звезды на верхушке — 70,4 м.
Когда в 1812 г. отступающие из Москвы французы пытались разрушить башню взрывом, обрушились купол и часть ворот, но стены четверика с ликом Николы Можайского разрушения не коснулись. Взрывной волной выбило окна в округе, а стекло на иконе и фонарь со свечой задеты не были. Чудесное событие было увековечено по личному распоряжению императора Александра I мраморной доской, установленной под иконой.
Октябрьские бои 1917 г. оставили на иконе царапины от пуль и осколков. Обстрелянная икона стала прототипом нового образа в иконописи — Николы Раненого.
Во время торжественного празднования 1 мая 1918 г. икону спрятали за красным полотном. В самый разгар манифестации ткань разорвалась посредине, как будто её разрубили, и упала на землю.
До 2010 г. икона считалась утраченной навсегда — никакого упоминания о её снятии и хранении не было. Но 11 мая 2010 г. во время реставрации башни образ со следами пуль, осколков, средневековых пожаров был найден под слоем штукатурки. Оказалось, что лик Николая Угодника был написан на стене. Изображение сильно пострадало и сохранилось лишь наполовину. После реставрации изображение Николая Чудотворца было полностью восстановлено.