钟楼始建于元代，最初是砖木结构，元明时期经常发生火灾。
到了清代乾隆时期，被改建为砖石结构。
整个钟楼共二层，两层之间由一道天井贯通，大钟挂在二层，撞击后声音由二层的四个券洞向外发出，同时还有一路声波顺着天井传到一层，再由一层的四个券洞向外发出，这样大钟的声音就由八个洞口同时向外传出，所以整个钟楼就像一个八个喇叭的大音箱。
专家曾经做过测试，撞击大钟可以产生110分贝的声音，在当年，没有高层建筑阻挡，也没有现代城市的噪音干扰，钟声可以覆盖10公里的范围，可传遍整个北京内外城。
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