В этой башне, укреплявшей южные стены Кремля, в 1480-х годах была устроена церковь во имя Святителя митрополита всея Руси Петра, перенесшего в 1325 году свою кафедру из Киева в Москву. Храм принадлежал подмосковному Угрешскому монастырю, его кремлевское подворье располагалось рядом.

Башня неоднократно подвергалась разрушениям и неизменно восстанавливалась. В 1612 году польские пушки превратили ее в груду дымящихся руин, после подавления Смуты это укрепление отстроили. Но к 70-м годам XVII столетия фундаменты Петровской башни подмыли грунтовые воды, стены пошли трещинами. Придворный архитектор Василий Баженов обмерил ее и велел разобрать на кирпич для возведения нового Кремлевского дворца. Однако уже в 1793-м по снятым чертежам башню полностью восстановили. Церкви святителя Петра здесь уже не было, башню окрестили Третьей Безымянной. Здесь размещались кремлевские садовники. Простояла она недолго. Во время войны с Наполеоном башня вновь обратилась в руины. Знаменитому российскому зодчему Осипу Бове, руководившему восстановлением Москвы после французского нашествия 1812 года, удалось обнаружить старинные чертежи 27-метровой Петровской башни, архитектор воссоздал ее исторический облик. Здесь устроили подсобные помещения Большого дворца, а напротив, вдоль берега Москвы-реки, тогда же срыли земляные валы перед башней, устроили гранитную набережную и широкий бульвар.