Une fois passée la façade, le 31 rue Mercière révèle un ensemble datant du XVIe siècle : logé dans une tour à l'arrière du corps de bâtiment sur rue, un escalier en vis donne accès aux étages de cet immeuble et aux galeries qui desservent l'immeuble en fond de cour. La construction de ces éléments remonterait plus précisément au début du XVIe siècle : en 1516 une "maison haute moyenne et basse" est bâtie à neuf par Simon Bas et en 1528 la construction d'une nouvelle maison de même type par ses héritiers est signalée. L'expression correspond dans les Nommées de Lyon (matrices fiscales qui visent à estimer les biens meubles et immeubles des habitants) à des maisons comprenant "un rez-de-chaussée, deux étages, avec ou sans grenier". Cette deuxième "maison" pourrait correspondre à la construction du bâtiment sur cour très peu de temps après l'immeuble sur rue. Les deux immeubles ont été surélevés par la suite, sans doute très rapidement pour le bâtiment sur rue car l'escalier en vis du XVIe siècle dessert quatre étages et non pas deux avec grenier comme le voudrait la qualification de "maison haute moyenne et basse" qui apparaît dans les Nommées. Il se poursuit au cinquième niveau aménagé ultérieurement en demi-étage habitable et la tour qui enserre la cage d'escalier est plus haute que le corps de bâtiment sur rue.
Le profil des balustres de la balustrade en bois de la dernière galerie sur cour est proche de celui conçu par Jean Perrissin pour le temple de Paradis (construit en 1564 - détruit avant 1572, voir VIRASSAMYNAÏKEN, Ludmila (dir). Lyon Renaissance. Arts et Humanisme. Paris, Somogy, Musée des Beaux-Arts de Lyon, 2015, p. 38-39, cat. 33 a et b, 34) ainsi qu'on peut le voir sur une toile peinte de sa main en 1569-1570 (conservée à Genève au Musée international de la Réforme), temple alors situé dans un îlot voisin.
En 1762, le négociant Antoine Torrent reçoit en héritage la maison ayant appartenu au XVIe siècle à Simon Bas : elle est décrite comme possédant alors quatre étages, avec boutiques en rez-de chaussée, des caves, une cour, une allée, un escalier.
Au milieu du XIXe siècle, le bâtiment sur rue comprend au rez-de-chaussée une boutique et trois chambres d'ouvriers par étage jusqu'au quatrième étage.
Dans le troisième quart du XIXe siècle, la rue Mercière est élargie et les façades de la rive impaire, dont celle du numéro 31, sont progressivement reconstruites pour respecter le nouvel alignement de 9 m de largeur. Pour les deux immeubles qui encadrent le 31 rue Mercière les arrêtés d'alignement ont été conservés : ils datent de 1864 pour le 29 rue Mercière et de 1854 pour le 33 rue Mercière.
