تاریخچه حضور میدان توپخانه به عنوان فضای شهری در معماری شهرهای ایرانی به عهد قاجاریه باز می‌گردد. آشنایی ایرانیان با ادوات کشتار جمعی به جنگ‌های آغازین سلسله صفویه با ازبک‌ها در شرق و امپراتوری عثمانی در غرب باز می‌گردد. در جریان جنگ چالدران، پادشاه صفوی بیش از هر زمان دیگر دریافت که استفاده از ادوات تازه جنگی تا چه میزان میتواند در شکست یک ارتش موثر واقع شود. ارتش ایران در جریان سقوط شهر تبریز، برای نخستین بار در رویارویی با ارتش عثمانی، متوجه کاربرد سلاحی شد که می‌توانست با شلیک از فاصله دور، تلفات بسیاری به جای بگذارد. ایرانیان اگرچه با توپ و توپخانه آشنایی داشتند، اما تا پیش از جنگ چالدران به تاثیر شگرف آن پی نبرده بودند.
ارتش ایران بعد از شکست در نبرد با امپراتوری عثمانی که به از دست رفتن بخش‌های وسیعی از مناطق غربی کشور در محدوده کنونی عراق و ترکیه انجامید، دریافت که می‌بایست به جنگ افزارهای جدید تجهیز شود. از این رو برای نخستین بار در تاریخ کشور، دولت صفویه طی قراردادی با حکومت تزاری روس، اقدام به خرید ادوات جنگی نمود. در جریان این توافقنامه ارتش ایران مجهز به نوعی توپ روسی موسوم به پوشکا شد.
توپ نه تنها در میدان نبرد به اقتدار ارتش کمک می‌کرد، بلکه در زمان صلح نیز نوعی نمایش قدرت به شمار آمده و حکومت را از دست‌اندازی مخالفین در امان نگاه می‌داشت. از این رو لازم بود تا همواره گروهانی از توپچیان در اطراف ارگ حکومتی حضور داشته باشند تا در مواقع لزوم از تختگاه پادشاه محافظت به عمل آورند. این مکان به تدریج به محل تجمع شهروندان تبدیل شده و از یک محوطه نظامی به یک فضای عمومی شهری تغییر کاربری می‌دهد.
میدان توپخانه تهران محصول چنین رویکردی در نظام شهرسازی قاجاریه است. توپخانه تهران از زمان حضور کریم خان زند تا پیش از توسعه تهران ناصری در همجواری بازار قدیم، در میدان ارگ تهران استقرار یافته بود. بعدها با توسعه شهر و تخریب حصار طهماسبی، به تبع گسترش ارگ حکومتی و کاخ پادشاهی و انتقال مرکزیت اداری و سیاسی شهر به محله جدید دولت، میدان توپخانه نیز تغییر مکان داده و در موقعیت کنونی خود تثبیت می‌شود.
ساختار میدان جدید توپخانه به نسبت میدان قدیم امکان بیشتری برای تبدیل شدن به یک فضای عمومی شهری را داشت. از این رو برای حفظ وجهه نظامی میدان در مواقع لزوم، همزمان با توسعه شهر و خیابان کشی‌های جدید، در محل اتصال هر یک از خیابان‌های تهران ناصری با میدان توپخانه، دروازهای تعبیه شد تا ضمن کنترل تردد، به هنگام ضرورت بتوان از طریق آنها امنیت توپخانه را حفظ نمود و از دسترسی آسان و بدون واسطه دشمن به تجهیزات دفاع شهری پایتخت جلوگیری به عمل آورد.
موضوع دیگری که باعث شد تا میدان توپخانه در گلوگاه‌های ارتباطی خود نیازمند دروازه یا طاق‌های مواصلاتی باشد، شکل کاربردی میدان بود که به تقلید از میدان نقش جهان اصفهان، از بدنه‌ای کاربردی و یک تکه برخوردار شده بود. این بدنه پوشیده از حجره‌های دو طبقه در چهارگوشه میدان بود. در طبقه هم کف هر حجره یک عراده توپ آماده شلیک قرار داشت. طبقه دوم حجره نیز شامل یک تراس ارتباطی و محلی برای استقرار و استراحت توپچیان و سربازان بود.
بدنه میدان البته بناهای دیگری نیز داشت. عمارت میرزا قهرمان امین لشکر در مجاورت دروازه خیابان چراغ گاز، عمارت قورخانه سلطنتی در حدفاصل دروازه‌های خیابان مریضخانه و باب همایون از جمله این بناها می‌باشد. بعدها و بر اثر تغییراتی که میدان به خود پذیرفت، بناهای دیگری چون عمارت بانک شاهنشاهی، پستخانه، تلگرافخانه، بلدیه و… جای عمارت امین لشکر و حجره‌های پیرامونی را گرفت.
همانگونه که گفتیم میدان در محل اتصال خود به خیابان‌های پیرامونی خود دارای دروازه یا طاق‌های ارتباطی شد. این دروازه‌ها عبارت بودند از: دروازه چراغ گاز در شرق میدان و در ابتدای خیابان چراغ گاز (امیر کبیر). دروازه ناصریه در ضلع جنوب شرقی میدان و در ابتدای خیابان ناصریه (ناصرخسرو). دروازه دولت قدیم یا باب همایون در قسمت جنوب غربی میدان و ابتدای خیابان الماسیه (باب همایون). دروازه خیابان سفرا (علاءالدوله) در ابتدای خیابان جناب امین‌السلطان (فردوسی). دروازه خیابان لاله‌زار در ابتدای خیابان لاله زار و دروازه خیابان مریضخانه در ابتدای خیابان امیریه (امام خمینی).
در میان دروازهای داخلی دارالخلافه ناصری، باب همایون به این دلیل که ارگ سلطنتی را به میدان توپخانه متصل می‌کرد، از تزئینات بسیار زیبایی برخوردار بود. دروازه خیابان لاله‌زار اما بیش از آنکه به دروازهای قاجاری شبیه باشد، به طاق‌های ارتباطی مرسوم در بازارهای ایرانی شبیه بود. شبیه این کارکرد را دروازه‌های چراغ گاز، مریضخانه و علاءالدوله نیز داشتند. آنها نیز بخشی از ساختار حجره‌های پیرامونی میدان قلمداد شده و از این رو بر خلاف دروازه ناصریه و باب همایون، فاقد هرگونه عنصر شاخص و متمایز کننده ای چون مناره، نقش و طرح و کاشیکاری بود.
