Во времена Петра I в столбе Сухаревой башни находилась астрономическая обсерватория, с которой в 1709 году наблюдалось солнечное затмение. Здесь же находились астрономические часы, разные инструменты и большая библиотека, а в нижнем ярусе — перенесенный из Ивановской колокольни большой голландский медный глобус, семи футов в диаметре, подаренный царю Алексею Михайловичу Генеральными Штатами Голландии».
Восточная половина нижнего этажа в середине XIX века была занята, кроме склада провианта для Балтийского флота, цейхгаузом Управления городскими водопроводами. Западная же половина нижнего этажа была занята в этот период квартирами водопроводных рабочих, наблюдавших за бассейнами в башне и за водоразборами по городу. Здесь же одно время помещался телеграф и телефон водопроводов, а в 1886 году были поселены на жительство шесть городовых I участка Мещанской части.
Перед войной 1914 года помещения Сухаревой башни были заняты следующими учреждениями: в двух западных залах третьего этажа находился (с 1910 года) склад Городского Архива. Средний и «рапирный» (восточный) залы третьего этажа, а равно все залы второго этажа ничем не были заняты — первые вследствие их ветхости, вторые вследствие разрушений, произведенных при ликвидации помещавшихся в них резервуаров. В восточной половине нижнего этажа с 1899 года стоял электрический трансформатор для освещения часов в Сухаревой башне, а с 1910 года и компрессорная станция. В западной половине нижнего этажа помещались: канцелярия I Мещанского попечительства о бедных (с 1909 года); часовня Перервинского монастыря с кельями для двух монахов, перенесенная сюда после сломки (в 1883 году) специального здания часовни, примыкавшего к северной стене башни; контора смотрителя Сухаревской башни с помещением для сторожа. Помещения под большой наружной лестницей сдавались под торговлю