Башня была построена в XVI веке и перестроена в 1620 году. К ней добавили контрфорсы с казематами и бойницами. Она получила название благодаря соседству с церковью Бориса и Глеба, которая, к сожалению, не сохранилась. Также башню называли Духовской из-за расположенного рядом Свято-Духова монастыря, который тоже не уцелел.

В 1785 году оползень разрушил Борисоглебскую и Зачатьевскую башни, после чего их разобрали вместе с прилегающими стенами и заменили более низкими. В 1833 году стену переложили, а рядом с бывшей Борисоглебской башней сделали Духовской пролаз.

Остатки башни, часть первого яруса, были обнаружены в 1966 году, а в 1974 году её восстановили на прежнем месте.

По своим размерам Борисоглебская башня похожа на круглые Кладовую и Пороховую. Толщина стен и расположение боевых печур в стенах указывают на схожесть внутренней планировки первого яруса всех трёх башен. Однако, в отличие от других, Борисоглебская башня находится на изломе направления соседних стен, поэтому для устранения мёртвого пространства в подошвенном бое была необходима боевая печура.

Как и другие круглые башни, Борисоглебская имела четыре яруса. Второй ярус, вероятно, повторял планировку первого и также был перекрыт купольным сводом, упомянутым в описи 1765 года. Это определяло высоту яруса, ограниченную сверху полом третьего яруса, который находился на уровне боевого хода стены у башни. Выше боевого хода цилиндрический объём башни был срезан вертикальной плоскостью по линии стенки зубцов. Третий ярус имел более тонкие стены и плоское перекрытие, уложенное на обрез стены между третьим и четвёртым ярусами. В верхнем бою было 8 больших боевых окон с внешней стороны и 3 окна на внутренней стене. Верхняя площадка была окружена 11 зубцами, как указано в Писцовой книге.

Реконструкция внутренней планировки и расчёт высотных размеров Борисоглебской башни показывают, что она была построена по аналогии с другими круглыми башнями Нижегородского кремля.