Четырёхъярусная колокольня Успенского собора строилась с 1772 грда по 1776 год при городском голове Илларионе Лугинине. Строителями были избраны купцы Софрон Сиднев и Иван Гурьев, а архитектором Праве. Металлический шпиль колокольни по заказу городского общества выполнил Иосиф Жуков. Шпиль позолотили в 1826 году. Кремлёвская колокольня стала одной из главных городских архитектурных доминант, на неё была ориентирована Киевская улица, которая сейчас называется проспект Ленина. Высота колокольни от земли до креста составляла 70,4 метра. На ней было размещено 22 колокола, а над колоколами часы с боем. В январе 1792 года купеческий староста Андрей Максимович Лихвинцов заключил договор на изготовление часов с оружейником Иваном Кобылиным. В мае часы были готовы, их установили на колокольне на средства тульского купеческого общества. Четыре циферблата были обращены по четырём сторонам света. Вместо цифр на циферблате использовались буквы, и имелась всего одна стрелка, часовая. Часы обозначали каждую четверть часа шестнадцатью ударами, а каждый час трехминутной игрой курантов. Заводить их нужно было один раз в неделю.
Впоследствии, пока не установлено, когда именно, эти часы были заменены более современными, с двумя стрелками. В нижнем ярусе колокольни в 1778 году был устроен теплый храм во имя Тихона Амафунтского. Иконостас в этом храме поставили в 1853 году старанием церковного соборного старосты Вукола Кузовлева. В южной части небольшого храма имелся придельный алтарь во имя Иоанна Златоуста, в память придела, который существовал в Успенском соборе до начала XIX века. Вечером 28 сентября 1936 года на верхних ярусах колокольни Успенского собора произошёл пожар. Напор воды в шлангах не достигал 30—40-метровой высоты, из-за чего пожар остановить не удалось. Спасти от огня получилось только нижние ярусы колокольни. Тульский горсовет обратился в московский комитет по охране памятников за срочным разрешением на разборку оставшейся части колокольни, которая якобы создавала угрозу для массового транспортного движения, весьма оживленного здесь ввиду соседства крупных оборонных заводов, учебных заведений, центрального физкультурного стадиона. В послании тульских властей также утверждалось, что реставрация колокольни невозможна. Комитет по охране памятников согласия не дал, а Академия архитектуры подтверждала возможность реставрации. Комитет так оценивал колокольню, «Для Тулы это единственный в своем роде памятник, и разборка колокольни, обезличив ансамбль всего кремля, не может быть признана желательной». Так и не получив разрешения, тульские власти самовольно дали команду на разбор колокольни, что и было сделано к марту 1937 года. В конце 1990-х годов в Туле был организован благотворительный фонд «Возрождение», поставивший своей задачей восстановление колокольни Успенского собора. Учредителями фонда стали «Центргаз», «Газстройдеталь», «Щекиноазот», «Ростелеком», Тульский оружейный завод, Косогорский металлургический завод, Управа Тулы. Президентом «Возрождения» являлся генеральный директор ОАО «Центргаз» В. В. Соколовский. В 1999 году, с июня до самых заморозков, в кремле на месте колокольни проводились археологические раскопки, финансируемые фондом «Возрождение». Фонд оплатил и разработку архитектурного проекта восстановления колокольни, подготовленного московским реставратором Леонидом Потаповым. Реконструкция колокольни началась только в 2012 году. 14 сентября 2013 года были освещены колокола строящейся колокольни. 27 июня 2014 году на колокольню с помощью вертолета был установлен шпиль. Высота восстановленной колокольни составила 71 метр. В 2015 году в день города состоялось торжественное открытие колокольни и всего восстановленного собора.
