Башня получила свое название благодаря церкви Константина и Елены, находившейся неподалеку в Кремле. Изначально она служила проездной и защищала древние дороги, соединявшие Кремль с Великим посадом (Китай-городом), а также подъезды от пристани и улиц Великой и Варьской. Расположенная близко к реке, башня имела мощную отводную стрельницу, соединенную с ней мостом через ров. В стрельницу можно было попасть по подъемному мосту.

В 1670-1680-х годах над широким четвериком башни с машикулями и парапетом возвели стройный шатровый верх на арочном четырехугольном основании. Нижняя часть шатра была прорезана слуховыми окнами.

К концу XVII века, когда Великая улица потеряла свое значение и оборонная роль башни уменьшилась, стрельницу переоборудовали в застенок, назвав ее "Пыточной". Ворота башни закрыли.

В 1707 году по приказу Петра I на Константино-Еленинской башне расширили бойницы для установки пушек. В XVIII и начале XIX века мост и отводная стрельница были разобраны, а ворота заложены.

Внутри проездная часть башни, перекрытая цилиндрическим сводом, частично засыпана. Над обширным сводчатым помещением второго яруса возвышается верхний четверик, открытый в полость шатра, разделенного на ярусы плоскими деревянными перекрытиями. Внутристенная лестница, начинающаяся из проема внутри Кремля, ведет на боевую площадку.

Высота башни составляет 36,8 метра.