Зачатьевская башня получила название по Зачатьевскому монастырю, находившемуся рядом. Ее построили в 1520 году, сведения о первоначальном облике строения до наших дней не сохранились. В XVII века башня называлась «Белой» ввиду того, что облицовка ее нижней части была белокаменной. В ряде документов XVIII века ее называют Живоносновской башней.
Предания гласят, что эта башня проклятая: в котловане под ней похоронен итальянский архитектор, который и проектировал ее. Архитектор полюбил чужую невесту и попытался ее поцеловать, а ревнующий жених затеял драку и погиб вместе с заморским гостем.
В 1785-1787 годах из-за оползня разрушенную башню разобрали на строительные материалы для восстановления кремля. В 1965 году начались работы по исследованию башни, которыми руководил реставратор и архитектор С. Л. Агафонов: рабочие расчистили остатки, вырыли котлованы, однако спустя короткое время деятельность была остановлена. В 1980 году архитектор провел дополнительную расчистку, что помогло ему сделать несколько вариантов реконструкции башни.
Реконструкция была проведена только в 2012 году в целях создания музея. Открытие башни провели в День народного единства – в эту дату праздновалось 400-летие со дня проведения Второго народного ополчения.