Der erste hölzerne Glockenturm der Sophienkathedrale wurde Ende des 16. Jahrhunderts errichtet, brannte jedoch während der polnisch-schwedischen Intervention am 22. September 1612 nieder. Ein neuer hölzerner Glockenturm wurde in den 1620er Jahren gebaut. Laut dem Katasterbuch von 1627 hatte er eine achteckige Form mit einem Zeltdach, das mit "Schuppen" bedeckt war, und war mit zwei Plattformen, drei Treppen, einer Uhr und elf Glocken ausgestattet. Dieser Glockenturm brannte ebenfalls 1636 nieder, und an seiner Stelle wurde 1642 ein weiterer hölzerner Glockenturm errichtet.

In den Jahren 1654 und 1659 wurde der hölzerne Glockenturm durch einen steinernen ersetzt. Er war ein achteckiges Bauwerk mit einem steinernen Zeltdach und einer kleinen Kuppel. Beim Bau wurden Steine aus dem Kreml von Iwan dem Schrecklichen verwendet. 1863 hatte der Glockenturm 14 Glocken und eine Uhr. Über den früheren Glockenturm kann man anhand des erhaltenen Glockenturms der Wladimir-Kirchen urteilen, der nach seinem Vorbild gebaut wurde.

In den 1860er Jahren wurden unter dem Bischof von Wologda, Palladij, das Zeltdach und das Geläut des Glockenturms entfernt. In den Jahren 1869 und 1870 wurde auf dem erhaltenen unteren Geschoss von etwa 17 Metern Höhe, nach dem Entwurf des Architekten W. N. Schildknecht, ein höherer Glockenturm im neugotischen Stil errichtet. Jetzt hat er eine Höhe von 78,5 Metern, was ihn zum höchsten in der Wologda-Eparchie macht. Im oberen Geschoss des Glockenturms befindet sich eine Aussichtsplattform, und gekrönt wird er von einer vergoldeten Kuppel mit einem Kreuz.

Auf dem Glockenturm sind Glocken von niederländischen, russischen und deutschen Meistern aus dem 17., 18. und 19. Jahrhundert installiert. Unter den Glocken des 17. Jahrhunderts stechen der "Uhrenglocke", "Fasten-Glocke", "Wasserträger", "Kleine Schwan", verziert mit "Kräutern", der Chronik und Wappen mit Darstellungen von Heiligen aus dem 1656 aufgelösten Nikolaj-Ozerski-Kloster, die "Große" oder "Festglocke" mit einem Gewicht von etwa 7580 kg, gegossen in Lübeck im Jahr 1687, "Große Schwan" und "Erzengelglocke" hervor. Die Glocke "Große Schwan" wurde von I. F. Motorin gegossen, dem Schöpfer der berühmten Zarenglocke.

Im Jahr 1701 gab es auf dem Glockenturm 22 Glocken. Im Dezember 1871 wurden neue Uhren mit vier kleinen Glocken auf dem Glockenturm installiert. Als im Jahr 1701 in ganz Russland die Glocken zur Beschlagnahme eines Viertels des "Glockenmetalls" für militärische Zwecke erfasst wurden, wurden anstelle der Sophienglocken zwei zerbrochene Glocken, viel Metall verschiedener Sorten und Zinn nach Moskau geschickt. Als Dank von Peter I. erhielten die Wologdaner ein Diplom, und im Jahr 1702 zwei Glocken als Geschenk, von denen eine die Motorinsche "Große Schwan" war. Insgesamt gab es auf dem neuen Glockenturm 26 Glocken, von denen alle bis auf die kleinste bis heute erhalten geblieben sind. Die Glocken der Sophienkathedrale wurden ab 1989 wieder verwendet.