Первая водонапорная башня на Козловом валу появилась в 1868 году. Сначала предполагалось использовать для этих целей Золотые ворота, но несчастный случай при строительстве изменил решение властей. Карл Дилль был автором проекта башни. Уже в 1912 году здание водонапорной башни перестроили, и архитектором на этот раз был С. М. Жаров, который предложил возвести трёхъярусную башню в псевдорусском стиле.
Вскоре из-за реорганизации водопроводной системы Владимира башня перестала быть действующей, и теперь там с 1970-х годов размещается экспозиция «Старый Владимир», которая является частью экспозиций Владимиро-Суздальского музея-заповедника.
Сейчас в башне, которая недавно приобрела статус архитектурного памятника, можно увидеть, каким был город в XIX — начале XX веках. Интересно, что при экспонатах нет никаких пояснительных текстов — только выписки из печати тех времён. Экспозиция разделена на несколько частей: дореволюционный Владимир и его внешний облик, бытовая жизнь владимирцев на рубеже веков, духовная жизнь горожан. В башне также есть смотровая площадка.