Башня была сооружена в 1491 году в период княжения Ивана III архитектором Пьетро Антонио Солари, о чём свидетельствуют белокаменные плиты с памятными надписями, установленные на самой башне. Первоначальное наименование башни — Фроловская — происходит от церкви Фрола и Лавра на Мясницкой улице, куда вела дорога из Кремля через эти ворота. Церковь не сохранилась до наших дней.
В 1658 году по царскому указу Алексея Михайловича Фроловские ворота были переименованы в Спасские в честь иконы Спаса Смоленского, написанной над проездными воротами со стороны Красной площади, и в честь иконы Спаса Нерукотворного, находившейся над воротами со стороны Кремля. За ними это название унаследовала и вся башня.

При постройке башня была приблизительно вдвое ниже. В 1624-1625 годах английский архитектор Христофор Галовей при участии русского мастера Бажена Огурцова возвели над башней многоярусный верх в готическом стиле (в пятом ярусе имеются аркбутаны) с элементами маньеризма (несохранившиеся обнаженные статуи-«болваны»), образное решение которого восходит к башне ратуши в Брюсселе (окончена в 1455 г.), заканчивающийся каменным шатром. Фантастические фигурки — элемент декора — при царе Михаиле Федоровиче наготу которых стыдливо прикрыли специально сшитыми одеждами. В середине XVII века на главную башню Кремля водрузили первого двуглавого орла, являвшегося гербом Российского государства. Впоследствии двуглавые орлы появились на Никольской, Троицкой и Боровицкой башнях.

Знаменитые часы-куранты на башне существуют с XVI столетия и они постоянно видоизменяясь. Новые часы изготовили в 1625 году на Спасской башне под руководством английского механика и часовых дел мастера Христофора Галовея. С помощью специальных механизмов они «играли музыку», а также отмеряли время дневное и ночное, обозначенное буквами и цифрами. Цифры обозначались славянскими буквами, стрелок на циферблате не было.

В 1705 году по указу Петра I Спасские часы были переделаны на немецкий лад с циферблатом на 12 часов. В 1770 году были установлены английские часы, найденные в Грановитой палате. С 1770 года часы некоторое время исполняли немецкую мелодию «Ах, мой милый Августин».

Современные куранты были изготовлены братьями Николаем и Иваном Буденоп в 1851—1852 годах и установлены на 8-10 ярусах Спасской башни. С этого времени куранты исполняли в 12 и 6 часов «Марш Преображенского Полка», а в 3 и 9 часов гимн «Коль славен наш Господь в Сионе» Дмитрия Бортнянского, которые звучали над Красной площадью до самого 1917 года. Изначально на игральный вал курантов хотели набрать гимн России «Боже, царя храни», однако Николай I этого сделать не разрешил, заявив что «куранты могут играть любые песни, кроме гимна».

В 1996 году во время инаугурации Б. Н. Ельцина куранты после 58 лет молчания вновь заиграли. В 12 и 6 часов куранты стали исполнять «Патриотическую песню», а в 3 и 9 — мелодию хора «Славься» из оперы «Жизнь за царя» (Иван Сусанин) также М. И. Глинки. Последнюю крупную реставрацию провели в 1999 году. Стрелки и цифры снова позолотили. Восстановили исторический облик верхних ярусов. К концу года провели и последнюю настройку боя курантов. Вместо «Патриотической песни» куранты стали исполнять государственный гимн Российской Федерации, официально утверждённый в 2000 году.
Циферблаты курантов диаметром 6,12 м выходят на четыре стороны башни. Высота римских цифр — 0,72 м, длина часовой стрелки — 2,97 м, минутной — 3,27 м. Бой часов производится при помощи молотка, соединённого с механизмом и колоколом. Первоначально часы заводились вручную, но с 1937 года их заводят с помощью трёх электромоторов.