Torre Matilde è la testimonianza di una storia che, a partire dal XII secolo, intreccia le vicende del territorio viareggino con la politica espansionistica dello stato lucchese. Nell'intento di conquistare uno sbocco sul mare, Lucca aveva infatti, fin dal Medioevo, occupato il territorio oggi corrispondente alla città di Viareggio, combattendo e osteggiando i rivali con la costruzione di possenti fortificazioni sulle spiagge. Un "Castrum de Via Regia", eretto insieme agli alleati Genovesi nel 1172, in sostituzione di una torre in legno, è documentato con funzioni di segnalazione e di guardia contro improvvise incursioni dei nemici. Quando fu distrutto il castello di Motrone nel 1441, il castrum di Viareggio divenne l'unico sbocco al mare per il governo lucchese che avviò intense attività di bonifica nell'area circostante.
Il passare dei secoli fece avanzare il punto di costa e il castello perse progressivamente la sua funzione di difesa dello scalo marittimo sul canale. Fu così costruita una nuova Torre, l'odierna "Torre Matilde", iniziata nel 1534 e terminata nel 1542. La Torre venne costruita sotto la direzione di Tommaso Montecatini, Jacopo Arnolfini, Martino Bonvisi, Bernardino Cenami, Filippo Calandrini e Francesco Balbani, utilizzando bozze di pietra squadrate provenienti dalla parziale demolizione del vecchio castello. Successivamente fu avviata l'edificazione di un palazzo destinato a ospitare il Commissario di spiaggia che aveva il compito di controllare il movimento delle merci e anche poteri penali e civili. Palazzo e Torre comunicavano mediante un loggiato. Come il castello, anche la Torre perse, circa due secoli dopo, la sua funzione di difesa del canale a seguito di un ulteriore avanzamento della linea di costa.