С первой половины XVI века в России началась реконструкция старых крепостей. Новый Нижегородский кремль был заложен в 1500 году, а его активное строительство началось в 1508-1509 годах. Предполагается, что завершение строительства произошло после 1516 года.

В кремле было 13 башен, центральной из которых стала Дмитриевская. Она получила своё название либо в честь князя Дмитрия Константиновича, либо от церкви святого великомученика Димитрия Солунского, возведённой князем Дмитрием перед башней в 1378 году. Первое известное упоминание о Дмитриевской башне содержится в Хронографе 1617 года. Позднее в нижегородских летописях это сообщение объединили с другим, где говорилось о прибытии в город мастера Петра Фрязина для копки рва под каменную стену. В результате получилось, что Пётр Фрязин пристроил к башне XIV века каменную стену длиной в 7 вёрст, что соответствует длине внешнего укрепления Нижнего Новгорода, Большого острога.

Следующее упоминание о башне датируется июлем 1540 года.

В 1993 году, спустя два года после распада Советского Союза, над воротами башни установили икону основателя Нижнего Новгорода, князя Юрия Всеволодовича. В проезде башни разместились сувенирные лавки, а печуры были оборудованы дверями и использовались как склады. Сейчас на втором этаже башни находится выставочный зал "Дмитриевская башня", где проходят исторические выставки из фондов Музея-заповедника. Через башню также можно попасть на кремлёвскую стену, вход на которую платный.

Дмитриевская башня, как и весь кремль, сейчас в неудовлетворительном состоянии. Реставрация башни не проводилась более 60 лет. Наружная кирпичная кладка постепенно разрушается и осыпается, а нижний ярус, оказавшийся под землёй, подтопляется грунтовыми водами. Башне требуется не просто ремонт, а полная реконструкция с восстановлением её первоначального облика, включая воссоздание выносного укрепления. Это невозможно без восстановления изначального профиля рва, желательно на всей площади Минина и Пожарского.