Набатный колокол находится на втором восьмигранном ярусе башни, он отлит из бронзы рабочими Невьянского завода. Колокол изначально предназначался «для осторожности от пожарных случаев и для повестки людей на работы». В настоящее время большой колокол служит как часовой, именно он отбивает часы. Вес колокола составляет 1 тонну 50 килограммов 800 граммов. Диаметр и высота колокола — 1 метр 21 сантиметр. Молот набатного колокола выполнен во время реставрации часового механизма Невьянской башни в 1970-е годы.

Также по периметру всего яруса в открытых проемах расположено 10 английских колоколов, на них — клейма мастера, который их отливал, надписи сделаны на латыни: Richard Phelps Londini Fecit 1730 («Ричард Фелпс в Лондоне сделано 1730 год»). Ричард Фелпс — известный английский мастер, основатель старинного литейного завода в восточном районе Лондона. Он отливал колокола для собора Святого Павла в Лондоне. Вместе с известным английским мастером по изготовлению часов Лэнгли Бредли он работал над курантами для этого собора. Вполне вероятно, что именно Лэнгли Бредли является автором и невьянских курантов, но доказать это пока невозможно: весь архив на старинном литейном заводе Уайтчепел в Лондоне, относящийся к периоду до 1837 года, сгорел во время пожара. Завод этот сохранился, он до сих пор отливает колокола.

Колокола Невьянской башни отлиты из меди, они были привезены в Невьянский завод в комплекте с часами. На колоколах также есть надписи от руки, сделанные старославянскими буквами и цифрами по горячему металлу, они обозначают вес колоколов. Надписи, видимо, были сделаны русскими мастерами, которых хозяин Невьянского завода Акинфий Демидов послал в Англию за часами-курантами.

В начале 1970-х годов уральский краевед, кандидат геолого-минералогических наук Лясик С.А. изучил состав колоколов Невьянской башни. Образцы металла с короны колокола он отправил на химический и спектральный анализы в лаборатории Берёзовского рудника комбината «Уралзолото» и Уральского геологического управления. В результате исследований было выявлено, что в состав металла колокола входит 76% меди, 23% олова и 1% примесей. Примеси представлены никелем, кобальтом, хромом, цинком, свинцом, серебром, золотом, висмутом, сурьмой и мышьяком, но отсутствуют примеси ванадия, стронция, марганца, характерные для западноуральских медных руд. Это указывает на «адрес» меди. Лясик С.А. сделал вывод о том, что большой колокол Невьянской башни отлит из алтайской меди.