Zásobování vodou bylo důležité ve všech dobách, i když nebyl vodovod známý v těch poměrech, jaký ho máme dnes. Z tohoto důvodu byly budovány různé vodárny a právě tato byla první pražskou vodárnou, která byla postavena nejspíše ve 2. polovině 15. století (tehdy ovšem pouze ze dřeva), kdy zásobovala Staré Město pražské nefiltrovanou vodou z Vltavy, přičemž v jakém čase došlo k jejímu zřízení, tak to není úplně přesně známé, někteří autoři kladou její počátky do roku 1430 nebo dokonce ještě do dřívějších časů. První zmínku o její existenci však máme až z roku 1489, kdy z ní bylo vedeno nové potrubí dále na Staré Město pražské. Jelikož se všude hovoří pouze o výměně dřevěného potrubí, tak z toho můžeme vyvodit to, že věž tu již nějakou dobu musela stát, protože vodovod se neměnil po nějakém krátkém období. Nejspíše tu tedy její předchůdkyně stála již v roce 1396, kdy se zde nacházelo rovnou 10 malých mlýnů, z nichž 2 náležely roku 1413 bratřím Mrázům. Znovu byla tato vodárna jmenována v souvislosti s velkou vichřicí v roce 1492, kdy byly staroměstské obecní mlýny zničeny, ale sama vodárenská věž tuto katastrofu přežila bez větší úhony. Roku 1511 došlo k jejímu znovuzřízení, kdy byla rovněž opatřena dřevěnou trubní věží. O 3 roky později však potrubí zamrzlo a několik týdnů bylo město bez vody, takže všichni obyvatelé museli přímo k Vltavě.
Péče o její stav však nebyla moc vzorná, protože posléze se o ní hovoří, že byla sešlou a notně zchátralou stavbou. K její přestavbě došlo v roce 1554 za primátora Jana Chochola ze Semechova, aby roku 1572 vyhořela. Následně došlo k její obnově, ale již 5. dubna 1576 vyhořela do základů, a to spolu se sousedními mlýny, Královskou lázní i obecní solnicí na Anenském plácku. Do její obnovy se pustila staroměstská obec o rok později. Tentokrát však byla postavena vyšší kamenná věž. V roce 1582 vyhořel její interiér, když místní vodák zacházel neopatrně s ohněm. V prozatímním stavu fungovala až do roku 1591, kdy přišla řada velkých změn. Při zakládání kašny na staroměstském rynku bylo rozhodnuto o její obnově. Tentokrát byla opět zvýšena oproti minulosti, opatřena střechou a obdržela i novou vkusnější výzdobu. V březnu 1636 vyhořela opětovně až do základů, když bylo ve věži místním mlynářem rozmrazováno dřevěné potrubí. Ten byl s ohněm tak neopatrný, že vše chytlo a on sám byl rád, že se mu podařilo zachránit holý život. Po nové opravě došlo k opatření nového dřevěného i olověného potrubí a též nové pánve. Další oheň zasáhl věž v roce 1638, který poškodil nejen ji samotnou, nýbrž také její zařízení, jež muselo být opraveno.
Další ránou pro ni se stala třicetiletá válka, zejména švédské ostřelování Prahy roku 1648. Zde je však nutné podotknout, že na věž bylo stříleno kvůli tomu, že ji využili jako výhodné postavení pražští studenti, když na Karlův most vstupující obléhatele odtud ostřelovali. 6. února 1655 ji naopak poškodila povodeň a v roce 1680 došlo k pořízení nového stroje. O 5 let později tak dodávala vodu do 99 veřejných i soukromých kašen. Opětovně o ní máme zprávu z 23. listopadu 1697, kdy se hejtman mirošovského panství Václav Nigrin zavázal dobrovolně ke slití 2 velkých železných klik pro staroměstskou vodárnu k většímu stroji, 1 k menšímu a 1 malou do Libně. Stejně tak měl dodat 200 loket železných vodárenských trub. Roku 1727 napájela staroměstská vodárna již 108 kašen. V roce 1752 ji poškodil vzedmutý led a roku 1756 byla poničena střelbou pruských obléhatelů Prahy. V roce 1762 opětovně vodárna vyhořela a při následné rekonstrukci bylo sneseno dosavadní gotické zastřešení a jeho místo zaujala nová cibulovitá střecha. Roku 1784 však nějakou dobu nefungovala, protože došlo k protržení jezu a tím k nedostatku potřebné hladiny vody. Ta se musela do města dovážet na povozech, chudí si ji museli donášet sami v nádobách.
V roce 1808 měla vodárna trojici čerpacích strojů o 3-4 pístech (celkem jich bylo 11) o průměru 158-224 mm a zdvihu 1106-1264 mm a vytlačovala vodu trojím potrubím o průměru 59-66 mm do 30,3 m vysoko postavené pánve ve věži o obsahu 2,28 m3, odkud ji pak vedlo 5 rozváděcích potrubí o průměru 59-66 mm do městav, kde bylo situováno celkem 83 kašen. Toto zařízení bylo vyměněno roku 1835, a to podle návrhu profesora a ředitele stavovské polytechniky Františka Josefa Gerstnera, jehož nápady uvedl do praxe strojmistr téhož ústavu Josef Božek, kterého máme v paměti zafixovaného zejména v souvislosti s naším prvním parovozem a parníkem (viz
https://www.prahapamatky.cz/staromestska-vodarna/).
Revoluce v červnu 1848 způsobila vyhoření vodárny i sousedních mlýnů, protože sem na rozkaz generála Alfreda Kandida Ferdinanda knížete Windischgrätze létaly dělostřelecké náboje z Petřína. Tehdy věž a okolní mlýny vyhořely během 6 hodin (od 9.00 do 15.00 hod.) Když se situace uklidnila, tak se našel čas na rozjetí oprav, jež byly dokončeny roku 1853, kdy byla cibulovitá věž opětovně nahrazena gotickou střechou. Asi o 7 let později proběhla rekonstrukce strojového zařízení. Nově zřízená horizontální čerpadla pak fungovala až do roku 1882, i když v roce 1878 zasáhl věž požár ze sousedního mlýna a ta musela být přestavěna, zvýšena a opatřena průsvitným hodinovým ciferníkem, jenž byl osvětlován z potrubí obecních plynáren. O 10 let později pak byla vybudována nová gotická střecha s vnitřní železnou konstrukcí. Roku 1880 došlo k snesení dosavadní pánve a připojení vodárny na nový vodojem na Karlově v tehdejší Sokolské třídě.
V letech 1882-1883 byla vodárna upravena kvůli pořízení nového děleného vodovodu, aby sloužila k dodávání filtrované říční vody. Vedle věže, jež definitivně ukončila své poslání 23. ledna 1884 (od té doby v ní sídlila řada institucí, např. ve 2. a posléze i v 1. patře se jednalo o městský vodárenský úřad a posléze o správní radu vodárny král. hlavního města Prahy a městských obcí Karlína, Smíchova, Královských Vinohrad a Žižkova; svého času bychom zde nalezli i městskou pokračovací školu pro dívky, jež tu od 2. května 1886 vystavovala ruční práce svých žaček), tak byla na místě staré vodárny, lednice a mlýna postavena nová vodárna s parním pohonem, v níž čtveřice dvojčinných Girardových čerpadel od První českomoravské továrny na stroje v Praze čerpala prostřednictvím 2 vodních kol na spodní vodu o průměru 8 m, šířce 2,6 m a o síle 60 HP Sagebienova systému vodu ze dvojice filtračních studní, situovaných v řečišti Vltavy a propojených navzájem drenážním litinovým potrubím. Ty byly 2x do roka čištěny silným proplachováním, ale stejně postupem času došlo k jejich zanešení.
Takto vodárna pak fungovala od 23. ledna 1884 až do 24. května 1913, kdy se již nehodila do moderního vodárenství. Původně se však plánovalo ukončení jejího provozu o rok dříve, ale tehdejší situace ohledně v letech 1906-1913 vybudované „Společné vodárny“ v Káraném si vynutila krátké prodloužení její činnosti. 22. prosince 1964 byla navíc zapsána do státního seznamu kulturních památek (viz
https://pamatkovykatalog.cz/staromestska-vodarenska-vez-15392845). Dnes jsou ve věži ve vlastnictví Českého svazu vědeckotechnických společností z. s. a přilehlých objektech různé kanceláře, klubovny a restaurační zařízení, naopak v budově neorenesanční vodárny od architekta Antonína Wiehla (projekt mu byl předán až po vyzdění přízemku) s figurálními sgrafity od Mikuláše Alše a Františka Ženíška a s ornamentálními sgrafity Jana Kouly bylo 12. května 1936 otevřeno Muzeum Bedřicha Smetany.