Одна из пяти угловых оборонительных башен, построенных в середине XVII-ого века, когда монастырь был обнесён мощной каменной стеной по указу царя. Она расположена на западном углу монастырской ограды, ближе к реке Вологде, и получила своё название, предположительно, от находившейся рядом монастырской мельницы или зернохранилища. Башня имеет восьмигранную форму и отличается выразительной архитектурой. Её грани украшены декоративными полуколонками и аркатурным поясом. Над бойницами размещены трёхчастные ниши, а нижний ярус оформлен с особым вниманием к деталям — бойницы обрамлены ступенчатыми кругами, придающими башне завершённый и торжественный вид. Несмотря на меньшие размеры по сравнению с массивными шестнадцатигранными башнями Южной и Вологодской, Мельничная башня поражает изяществом и гармонично вписывается в архитектурный ансамбль монастыря. Башня, как и вся крепостная ограда, имела оборонительное назначение. Толстые стены с бойницами на нескольких уровнях обеспечивали круговую оборону, а по периметру шёл боевой ход. Однако архитектурная декоративность Мельничной башни показывает, что даже утилитарные элементы монастыря создавались с художественным вкусом.