После одного из пожаров в 1624 году часы были настолько сильно повреждены, что их продали как лом, на вес, Спасскому монастырю в Ярославле за 48 рублей. На место проданных неисправных часов в 1625 году под руководством шотландского механика и часовых дел мастера Христофора Галовея были изготовлены новые, более крупные часы. Над изготовлением часов под руководством Галовея трудились вологодские крестьяне Вирачевы, колокола для «перечасья» лил Кирилл Самойлов, а зодчий Бажен Огурцов построил для них великолепный шатер, который стал украшением всего кремлевского ансамбля.
Диаметр циферблата новых часов, выходящего на две стороны, составлял около 5 м и был выкрашен в голубой цвет. Устройство часов было необычным: вращался циферблат, а не стрелки. Вес часов составлял 3400 кг. По свидетельству современников, это были: «...чудесные городские железные часы, знаменитые во всем свете по своей красоте и устройству и по звуку своего большого колокола, который был слышен... более чем на 10 верст».
Первыми часовщиками были их создатели — отец и сын Вирачевы. Часовые мастера пользовались в Москве привилегиями, им платили большое жалование. Особенно ценилась работа тех, кто надзирал за башенными часами. В специальной инструкции говорилось: «У дела на Спасской башне в часовниках не пить и не бражничать, зернью и карты не играть и вином и табаком не торговать». После установки часы не единожды горели в пожарах, после чего снова восстанавливались. Однако простояли и прослужили людям часы Галовея на Спасской башне достаточно долго.

 

По указу Петра I в 1705 году вся страна перешла на единый суточный отсчет времени. Вернувшись после заграничных путешествий, он распорядился заменить механизм часов Спасской башни, купленными в Голландии часами с 12-ти часовым циферблатом. Новые кремлевские куранты отбивали часы и четверти, а кроме того отзванивали мелодию. Установкой приобретенных часов на башню, и переделкой циферблата руководил русский часовщик Еким Гарнов. Полная установка курантов была закончена в 1709 году. Для обслуживания голландских часов содержался целый штат часовщиков, большая часть которых была иностранцами.
Куранты ломались и восстанавливались многократно, а обслуживание часов осуществлялось халатно. Интерес к курантам пропал после перенесения Петром I столицы в Санкт-Петербург.
Вступив на престол и посетив Москву, императрица Екатерина II заинтересовалась Спасскими курантами, но часы к тому времени пришли уже в полную негодность. Попытки восстановить их не принесли успеха, и по приказу Екатерины II «большие английские часы-куранты», найденные в Грановитой палате, начали устанавливать на Спасской башне.
Для монтажа был приглашен немецкий мастер Фатц, и вместе с русским часовых дел мастером Иваном Полянским, в течение 3 лет, установка была завершена. В 1770 году куранты начали вызванивать австрийскую мелодию «Ах, мой милый Августин» поскольку она очень нравилась часовому мастеру, немцу по происхождению, обслуживающему часы. И почти год эта мелодия звучала над Красной площадью, а власти на это не обращали никакого внимания. Это был единственный случай за всю историю, когда куранты отзванивали иностранную мелодию.
В 1812 году москвичи спасли Спасскую башню от разрушения французскими войсками, но часы остановились. Спустя три года их починила группа мастеров во главе с часовщиком Яковом Лебедевым, за что ему было присвоено почетное звание – мастер Спасских часов. Установленные при Екатерине II часы успешно работали на протяжении восьмидесяти лет без капитального ремонта. 
Однако после обследования в 1851 году братьями Иоганном и Николаем Бутенопов (датскими подданными) и архитектором Константином Тоном было установлено: «Спасские башенные часы находятся в критическом состоянии близкому к полному расстройству (железные шестерни и колеса износились, циферблаты обветшали, деревянные полы осели, дубовый фундамент под часами сгнил, лестница требует переделки)».

 

В 1851 году компания «Братья Бутеноп» взялась за исправление Спасских курантов. Была проведена масштабная работа. Под часы была отлита новая чугунная станина, на которой располагался механизм, колеса и шестерни были заменены, а для их изготовления подобраны специальные сплавы, которые могли выдерживать большую влажность и значительные перепады температур. 
Внешнему виду Кремлевских часов было уделено особое внимание. Были изготовлены новые железные циферблаты черного цвета с позолоченными ободами, выходящими на 4 стороны. Были отлиты из меди цифры, а также минутные и пятиминутные деления. Железные стрелки обернуты медью и покрыты позолотой. Общий вес часов составлял 25 тонн. Диаметр каждого из четырех циферблатов свыше 6 метров; высота цифр – 72 сантиметра, длина часовой стрелки около 3 метров, минутной – на четверть метра длиннее. Оцифровка на циферблате была сделана в то время арабскими цифрами, а не цифрами римскими, как сейчас. Также был полностью переделан музыкальный узел. К старым часовым колоколам добавили колокола, снятые с других башен Кремля, доведя общее количество колоколов до 48 с целью более мелодичного перезвона и точного исполнения мелодий. 
В 1913 году была проведена полномасштабная реставрация внешнего вида курантов, приуроченная к 300-летию дома Романовых. Компания «Братья Бутеноп» продолжала обслуживать часовой механизм.

 

В 1917 году во время артиллерийского обстрела при штурме Кремля часы на Спасской башне серьезно пострадали. Часы остановились, и практически год были неисправны. В 1918 году по указу В.И. Ленина было решено восстановить кремлевские куранты. В первую очередь большевики обратились в фирму Павла Буре и Сергея Рогинского, но после озвученной сумы за починку, обратились к работающему в Кремле слесарю Николаю Беренсу. Беренс знал устройство курантов, так как отец его работал в компании, которая обслуживала куранты ранее. Вместе со своими сыновьями Беренс смог запустить часы к июлю 1918 года, отремонтировав механизм вращения стрелок, заделав пробоину в циферблате и изготовив новый маятник длиной около полутора метра и весом 32 килограмма. По указанию новой власти художник и музыкант Михаил Черемных разобрался в строе колоколов, партитуре курантов и набрал на игральный вал революционные мелодии.
В 1932 году был проведен ремонт внешнего облика и изготовлен новый циферблат, который был точной копией старого. На позолоту обода, цифр и стрелок было израсходовано 28 кг золота, а в качестве мелодии оставлен «Интернационал». По указанию И.В.Сталина исполнение траурного марша было отменено. Специальная комиссия признала звучание музыкального устройства курантов неудовлетворительным. Морозы и изношенность механизма сильно искажали звучание, вследствие чего в 1938 году было принято решение остановить музыкальный барабан и куранты замолчали, став отбивать часы и четверти.

 

В 1974 году проводилась крупная реставрация Спасской башни и курантов, часы были остановлены на 100 дней. За это время специалистами научно-исследовательского института часовой промышленности механизм часов был полностью разобран и отреставрирован, а старые детали заменены. Также была установлена система автоматической смазки деталей, которую ранее проводили вручную, было добавлено электронное управление часами. В 1996 году во время инаугурации Б.Н.Ельцина, куранты, молчавшие 58 лет, после традиционного перезвона и отбивания часов вновь заиграли.
Последняя крупная реставрационная работа проводилась в 1999 году. Работы велись пол года. Стрелки и цифры снова позолотили и восстановили исторический облик верхних ярусов. Были сделаны важные усовершенствования в работе и контроле за работой Кремлевских Курантов: был установлен специальный сверхчувствительный микрофон для более точного своевременного контроля за ходом часового механизма. Микрофон улавливает точность хода, на основании которого программное обеспечение помогает установить наличии проблем и быстро выявить, в каком узле механизма часов нарушен ритм. Так же во время реставрации провели перенастройку боя курантов, после которой вместо «Патриотической песни» куранты стали исполнять утвержденный государственный гимн Российской Федерации.