W 1969 r. firma Sears, Roebuck & Company była największym sprzedawcą detalicznym na świecie. Zatrudniała tysiące pracowników w biurach w rejonie Chicago. Kierownictwo Searsa postanowiło umieścić wszystkich pracowników w jednym budynku. Chcieli mieć 3 000 000 stóp kwadratowych (280 000 metrów kwadratowych) powierzchni. Firma Sears zatrudniła architektów Skidmore, Owings & Merrill (SOM) do zaprojektowania jednego z największych biurowców na świecie. Architekt Bruce Graham i inżynier budowlany Fazlur Khan zaprojektowali budynek.
Sears i miasto Chicago zaaprobowały projekt. Stal została przetransportowana z South Chicago. Pierwsza stal została umieszczona na miejscu w kwietniu 1971 roku. Wieża została ukończona w maju 1973 roku. Jej budowa kosztowała około 150 milionów dolarów. Jest to równowartość 800 milionów dolarów w 2014 roku.
Budynek został zbudowany z systemem zraszaczy przeciwpożarowych, mimo że w tamtych czasach nie było to wymagane. W budynku znajduje się około 40 000 głowic zraszających. System zraszaczy kosztował 4 miliony dolarów.
W lutym 1982 roku do wieży dodano dwie anteny telewizyjne. Dzięki temu budynek stał się wysoki na 1,707 stóp (520 metrów). W dniu 5 czerwca 2000 roku, zachodnia antena została wydłużona, aby poprawić odbiór lokalnej stacji NBC. To sprawiło, że całkowita wysokość wynosi 1,730 stóp (527 metrów)
Zanim Willis Tower został ukończony, najwyższym budynkiem na świecie był World Trade Center. W 1996 r. Petronas Twin Towers w Kuala Lumpur w Malezji stały się najwyższymi budynkami świata.
Prawa do nazwy
Budynek został przemianowany na Willis Tower w lipcu 2009 roku po tym, jak Willis Group kupiła wieżowiec. MagazynTime nazwał zmianę nazwy jedną z 10 najgorszych zmian nazw korporacyjnych. Powstała petycja online, aby zmienić ich decyzję. Kwestia praw do nazwy ciągnęła się do 2013 roku. Zaczęło się od tego, że reporter Chicago Tribune powiedział w 2013 roku, że "jesteśmy uparci w takich sprawach". W tym miesiącu minęły cztery lata od kiedy była wieża Sears Tower została przemianowana na Willis Tower, a nowa nazwa jeszcze się nie przyjęła."