Варлаамовская (Варлаамская) башня является частью крепостных сооружений Окольного города Пскова – сложного комплекса крепостных сооружений Псковской крепости XVI в., включающего остатки более ранних укреплений. Комплекс крепостных сооружений состоит из ряда разновременных фрагментов крепостных стен, которые в XVI в. были перестроены в единую непрерывную систему каменных укреплений, включающих сначала деревянные, а с 1631 г. каменные водные ворота в устье р. Пскова – т.н. Нижние решетки (сохранились только подводные следы конструкций двухарочного моста-ворот). Весь комплекс начинался от Кутней (Красной) башни кремля. Нижняя стенка доходила до восстановленной Плоской башни в устье Псковы. Нижние решетки служили воротами и боевым ходом между Плоской и Высокой башнями (также восстановлена). Далее стена, начиная с конца XV в. проходила вдоль берега р. Великой до наугольной Варлаамской башни и далее, поворачивала в сторону Варлаамовских ворот (с захабом). С северной стороны сохранились остатки рва. Замена деревянных укреплений на каменные началась в XVI веке со строительства каменной Высокой и Варлаамской наугольной башен над Великой.

С наугольной Варлаамской башни велось наблюдение и обзор прилежащей территории. Атаки противников останавливались огнем специального наряда.

Исторические сведения указывают, что в конце июня 1615 года войско шведского короля Густава II Адольфа подошло к Пскову. К этому времени в руках шведов уже находились Новгород, Старая Русса и Гдов. По шведским источникам общая численность осаждавших достигла 9080 человек; это составляло около 2/3 численности шведской армии, действовавшей в России. В составе шведского войска – пехота, кавалерия, артиллерия. Среди солдат были наемники – англичане, шотландцы, французы. Окружение Пскова было закончено к 20 августа. В Пскове в то время насчитывалось от трёх до четырех тысяч человек, способных носить оружие. Но даже с такими небольшими силами псковичи смогли выдержать осаду. Король рассчитывал не только на силу своей армии, но и на слабость обороняющихся: нехватку войск, продовольствия, боеприпасов, но его надежды не оправдались.

Между 14 и 16 сентября на берегу р. Великой, на Запсковье произошло крупное сражение. Шведам удалось ворваться в город через Нижние решётки и пробиться к Званице; но после этого они были отбиты псковичами. 17 сентября шведы предприняли артиллерийский обстрел. Были серьёзно повреждены крепостные сооружения Запсковья: Варлаамовская и Высокая башни были сбиты наполовину. Псковичи сразу же начали ремонтные работы. Во второй половине сентября шведы уже не обстреливали город – не было боеприпасов. В начале октября похолодало, в лагере начались болезни. 9 октября вновь вёлся обстрел города. На следующий день шведы начали штурм города. Несмотря на большие потери псковичей, штурм был отбит. 11 октября шведы готовились к новому штурму, но взрыв одного из орудий, во время которого погибли несколько человек и более 60 были ранены, заставил Густава Адольфа принять решение о снятии осады. 17 октября король оставил лагерь. Начался отвод войск. Поражение под Псковом заставило шведское командование уже в 1616 г. начать мирные переговоры в Столбове.

В 1617 году переговоры успешно закончились подписанием Столбовского договора: Швеция отказалась от Новгорода, Порхова, Гдова, Старой Руссы и Ладоги.

Ремонтные работы и частичные работы по реконструкции башни производились в 1701 г., в начале Северной войны. При этом со стороны р. Великой и откопанного рва для укрепления стен башни и прилегающих стен были насыпаны земляные валы.

Постепенно Псков утрачивал свои позиции в качестве оборонительного форпоста государства, границы которого отодвигались все дальше и дальше. Каменные башни и стены города становились ненужными по своему прямому назначению и постепенно разрушались. Каменная кладка не подновлялась, деревянное шатровое покрытие сгнивало. Так на фотографии начала XX века мы еще видим целую башню, у которой вместо шатра выполнена невысокая, покрытая железом конусообразная крыша. А в 1928 году, со стороны реки Великой, часть стены обрушилась. С тех пор башня не восстанавливалась. Еще большие разрушения были получены башней во время осады и оккупации Пскова немцами в Великой Отечественной Войне.

С середины 1950-х годов по проекту архитектора А.И. Хамцова началась реставрация речной панорамы Псковской крепости – восстановлены Нижняя стенка, Плоская и Высокая башни, речной участок стен на Запсковье.

В 1990-е годы были начаты научно-исследовательские работы на руинах наугольной северной стены. (до ул. Л. Поземского). Однако, начатые первоочередные противоаварийные работы были приостановлены в самом начале. Был укреплен только отваливавшийся фрагмент стены башни.

В 2017-2020 гг. проведены ремонтно-реставрационные работы в рамках проекта Министерства культуры Российской Федерации и Всемирного банка «Сохранение и использование культурного наследия России» по воссозданию Варлаамовской башни с докомпановкой с использованием планарного остекления.