В том месте, где через него проходила древняя дорога на Суздаль, Ярославль, Владимир, были возведены Сретенские ворота, над которыми возвышалась башня с тремя боевыми площадками.
Сретенские ворота видели много. Здесь в июле 1605 года Лжедмитрий встречал жену Ивана Грозного инокиню Марфу, якобы бывшую его матерью.
Весной 1613 года у этих ворот москвичи встречали Михаила Романова, избранного царем на Земском соборе. Отсюда российские цари отправлялись на богомолье в Троице-Сергиев монастырь.
В конце XVII века у Сретенских ворот несли службу стрельцы полковника Лаврентия Сухарева. Со временем Сухарева слобода дала название окрестностям, а затем и возведенной здесь знаменитой башне.
Стрелецкий полк Сухарева участвовал во всех важнейших событиях конца XVII века в Москве.
Во второй половине XVII века деревянные надвратные башни московских укреплений стали заменять на каменные. К возведению башни над Сретенскими воротами приступили в начале 1690-х годов.
По окончании строительства на новой башне укрепили две каменные доски. На первой выбито: «Повелением благочестивейших, тишайших, самодержавнейших великих государей, царей и великих князей Иоанна Алексеевича и Петра Алексеевича, всея Великия, и Малыя, и Белыя России самодержцев, по стрелецкому приказу, при сиденьи в том приказе Ивана Борисовича Троекурова».
Сретенские ворота строили из кирпича на мощном каменном фундаменте. Возвели два этажа с большими помещениями, над которыми возвышалась трехъярусная башня-каланча, увенчанная двуглавым орлом.
Все сооружение украшали детали, вытесанные из белого камня. Через три года надстроили еще один этаж, внешнюю широкую лестницу и ярус на башне, доведя её высоту до 60 метров.
Сретенские ворота получились не только красивыми и высокими, но и видимыми из далека, так как стояли на возвышении. С этого времени башня Сретенских ворот стала изображаться на многих картинах и гравюрах с видами Москвы.
Кто был архитектором башни, неизвестно. Многие исследователи связывают создание её проекта с именем Франца Лефорта и даже Петра I.
В начале петровского царствования Сретенская башня утратила свое военное значение и для неё нашли другое применение. В 1701 году в ней разместили одно из первых российских учебных заведений.
По царскому указу «Сретенскую по Земляному городу башню, на которой боевые часы, взять со всяким палатным строением и с принадлежащей к ней землею под школы математических и навигацких наук, которые велено ведать в Оружейной палате боярину Федору Алексеевичу Головину с товарищи».
В башне провели значительную перепланировку, оборудовали классы для занятий, жилые помещения, большой Рапирный зал, астрономическую обсерваторию, физико-химическую лабораторию.
В создании школы, обеспечением её всем необходимым и составлении программ преподавания деятельное участие принял Яков Брюс, который с этого времени навсегда связал свое имя с Сухаревой башней.
В башне Брюс оборудовал себе рабочий кабинет, но во время приездов в Москву чаще проводил время не в нем, а в обсерватории или физико-химической лаборатории.
Вскоре по Москве распространились слухи, что Брюс не только наблюдает в трубу за звездами, но и занимается колдовством и чародейством.
Особенно укрепилась репутация Брюса, как чернокнижника и предсказателя, способного влиять на будущие события, когда под его руководством был издан календарь с предсказаниями, ставший необычайно популярным.
Легенды и слухи, в которых фигурировали Брюс и знаменитая башня, не были беспочвенными, в башне над Сретенскими воротами (Сухаревой её назовут только после переезда Навигацкой школы в Петербург) в то время и на самом деле происходило много необычного.
Навигацкая школа, созданная в Москве в Сретенской башне, стала одним из любимых детищ Петра I. Это связано не только с тем, что здесь обучали будущую элиту армии и флота, здесь к тому же находился первый в России научный центр, созданный ближайшим сподвижником царя Яковом Брюсом.
В башне проводились регулярные астрономические наблюдения, ставились различные физические и химические опыты, чертились карты, переводились иностранные и писались свои учебники и пособия, преподавали талантливые ученые и практики. Здесь собирались единомышленники Петра, помогавшие ему реформировать страну.
Петр I часто посещал башню, официально называвшуюся в тот период Навигацкою школой (Сухаревой башней её стали называть после перевода школы в Петербург).
Иногда монарх наблюдал за учебными занятиями или экзаменами, но чаще проводил время в обсерватории, лаборатории или в Рапирном зале, где периодически проходили собрания тайного «Нептунова общества».
Документов, связанных с деятельностью общества, не сохранилось, но известно, что его председателем был Франц Лефорт, функции первого надзирателя взял на себя Петр, а просто членами были ближайшие соратники царя Ф. Прокопович, А. Меншиков, Ф. Апраксин, Я. Брюс, А. Фарварсон, князья Черкасский, Голицын и некоторые другие.