Первоначальный проект трехъярусной колокольни составил И. Я. Шумахер. Руководствуясь только планом монастыря, он предусмотрел место для колокольни у западного фасада Успенского собора лавры по его главной оси. Архитектор И. Ф. Мичурин, которому было поручено строительство колокольни, предложил сместить ее к северу, благодаря чему перед собором образовалась площадь, и открылся широкий вид на колокольню.
После отъезда Мичурина в 1747 году руководство строительством колокольни принял Д. В. Ухтомский. К 1753 году возведение всех трех ярусов было завершено. Очевидно, композиция Шумахера не устроила Ухтомского. Воспользовавшись приездом в лавру императрицы Елизаветы Петровны, он представил ей свой проект надстройки колокольни двумя дополнительными ярусами. Проект был утвержден, и возведение колокольни продолжилось. Вчерне она была отстроена к 1758 году, отделочные работы велись до 1770 года.
Основание колокольни составляет двухэтажный квадратный в плане стилобат, украшенный плоскими портиками и рустованными лопатками. Открытые арочные проемы четвериков во втором и третьем ярусах обрамляются парными колоннами. Ухтомский продолжил этот изобразительный мотив, поставив в четвертом ярусе по сторонам каждого проема по одной колонне, а в последнем, пятом ярусе заменив колонны пилястрами. Венчается колокольня изящной золоченой главой в виде короны. Общая высота сооружения составляет 88 метров.
Богатое декоративное убранство колокольни разработано Ухтомским. Резные белокаменные детали (капители, вазы, картуши) в каждом ярусе имеют свой индивидуальный рисунок. Архитектор предлагал также украсить фронтоны четверика-стилобата медными чеканными портретами императриц Анны, Елизаветы, Екатерины и цесаревича Павла (будущего императора Павла I), а на парапете первого яруса поставить аллегорические фигуры, символизирующие «Любовь к Отечеству», «Разум», «Мужество» и т. п. Этот проект не был осуществлен.