Для строительства нового Московского Кремля были приглашены известные итальянские зодчие Пьеро Антонио Салари, Антон Фрязин, Марко Фрязин, Алевиз Старый. Исследователи считают, что общий план Кремля разрабатывался самим великим князем Иваном III Васильевичем при участии знаменитого итальянца, градостроителя и фортификатора Аристотеля Фиораванти.

Стена Московского Кремля возводилась из хорошо обожженного красного кирпича больших размеров, называвшегося поэтому «двуручным». Кладка велась крестовая, на песчано-известковом растворе. Фундамент и цоколь стен были белокаменными. Забутка кирпичной кладки велась белым камнем, оставшимся от разобранных кремлевских стен постройки великого князя Дмитрия Донского.

План Московского Кремля в несколько увеличенном виде неправильного треугольника был сохранен. Протяженность стен составила 2235 метров, а внутренняя площадь самой крепости составила около 28 гектаров. Высота кремлевских стен (не считая высоты зубцов на ней) колебалась от 5 до 19 метров, а их толщина — от 3,5 до 6,5 метров. Ширина боевого хода по верху стен равнялась от 2 до 2,5 метров. С внутренней стороны высота стен была значительно ниже благодаря подсыпке земли.

Кремлевские стены имели кирпичные двурогие зубцы с окончанием в виде ласточкиных хвостов. Высота зубцов была выше человеческого роста и колебалась от 2 до 2,5 метров, имея толщину около 70 сантиметров. Промежутки между зубцами закрывались приставными или навесными деревянными щитами. В зубцах, через один, были устроены щелевидные бойницы, позволявшие вести стрельбу по неприятелю. По верху зубцов шла двускатная крыша из теса. В 1737 году она сгорела и больше не восстанавливалась.

Кремлевские стены и башни строились с учетом применения огнестрельного оружия. В нижних этажах башен и внизу стен были устроены для подошвенного боя широкие, перекрытые арками бойницы с глубокими амбразурами. В башнях имелись бойницы и для среднего боя.

Башен в Кремле насчитывается 20: проездная Спасская (Фроловская), Набатная, Константино-Еленинская, Беклемишевская (Москворецкая), Петровская, Вторая Безымянная, Первая Безымянная, Тайницкая (из нее шел тайник к источнику питьевой воды), Благовещенская, Свиблова (Водовзводная), проездная Боровицкая, Оружейная, Комендантская, проездная Троицкая, Кутафья (предмостовое укрепление по ту сторону реки Неглинной), Средняя Арсенальная, Собакина (Угловая Арсенальная), проездная Никольская, Сенатская и Царская.

Башни настолько были выдвинуты вперед, что позволяли вести продольный обстрел кремлевской стены. Высота их с учетом позднее надстроенных над ними шатров и венчающих их рубиновых звезд достигает от 28 до 71 метра. Количество ярусов в башнях колеблется от двух до десяти. Самыми высокими являются Спасская и Троицкая башни, самыми низкими — Петровская и Благовещенская. Все проездные башни имеют стрельницы. Угловые башни имели колодцы.

По углам кремлевского треугольника находятся круглые башни, остальные прямоугольной постройки. Стены идут не по прямой, а по слегка ломаной линии, соответствуя рельефу местности. Башня Кутафья была выстроена при въезде на Троицкий мост. Имеется еще одна, надстенная, башня — Царская башенка. Она смотрит на Красную площадь и имеет вид шатра на кувшинообразных опорах.

По своему местоположению Московский Кремль был сильнее всего укреплен со стороны (восточной) Красной площади, где отсутствовали естественные водные преграды. В 1508—1516 годах здесь соорудили ров, который связал собой берега Москвы-реки и реки Неглинной. С ними ров соединялся системой затворов и шлюзов, благодаря чему наполнялся водой.

Ров имел ширину по дну от 28 до 32 метров, а по верху — до 34 метров. Глубина рва колебалась от 8 до 12 метров (у Константино-Еленинской башни). Ров был облицован белым камнем и кирпичом.

Как крепостное сооружение, ров получил в 1600 г. дополнительное фортификационное усиление — ряд кирпичных зубцов (как на стене) по обоим берегам.

На Красную площадь выходили Спасские и Никольские ворота. Перед ними через ров были перекинуты деревянные подъемные мосты, которые в конце XVII столетия заменили на каменные мосты. Все проездные башни имели крепкие, окованные железом ворота.

Для своего времени Московский Кремль, по оценке современников, являлся одной из самых мощных крепостей в Европе.

Поскольку население столичного города постоянно росло, в Москве появились новые крепостные стены. Это был примыкавший в Кремлю Китай-город с протяженностью ограды в 2567 метров, имевшей 14 боевых башен, из которых 5 являлись воротными. И хотя стены Китай-города по высоте и мощи уступали кремлевским, они представляли собой сильную крепость, которая ограждала торговую часть города. Сооружение их велось с 1534 по 1538 год. Китайгородские стены для установки артиллерийских орудий были приспособлены гораздо лучше, чем кремлевские.

В 1586—1593 годах русский зодчий Федор Конь, строитель Смоленской крепости, построил в столице еще один каменный оборонительный пояс, получивший название «Царев белый каменный город». Или просто — Белый город. Его стены, поставленные на сваях, имели протяженность около 10,5 километров и примыкали к Кремлю и Китай-городу.

Здесь тоже были боевые башни (всего 27) и 11 проездных ворот: Арбатские, Яузские, Никольские, Покровские, Петровские, Фроловские, Сретенские, Тверские, Никитские, Чертольские и Водяные, выходившие на Москву-реку.

Перед стенами Белого города шел вал и ров. Глубина рва доходила до 5 метров, а ширина — до 15 метров.

Стены и башни Китай-города и Белого города до наших дней почти не сохранились. От Китай-города остались только одна из угловых башен и часть крепостной стены. Каменная ограда Белого города была снесена в 1783 году, а вал его срыт и превращен в кольцо бульваров.

Для защиты слобод, окружавших центральную часть столицы, было создано четвертое кольцо укреплений. Это был высокий земляной вал с деревянными стенами. Эта часть Москвы получила название Земляного города.

После Отечественной войны 1812 года в первопрестольной столице появилось пятое оборонительное кольцо, получившее название Камер-Коллежского вала.

...В 1571 году на Москву совершила набег крымская конница хана Девлет-Гирея. Столица, которую покинул царь Иван IV Васильевич Грозный, оказалась не готовой встретить врага. Москва была сожжена, однако татары взять Кремль не смогли.

Через двадцать лет, в 1591 году, конное войско Крымского ханства второй раз подошло к Москве. Однако на сей раз нападение было успешно отбито с помощью многочисленных пушек. Хану Казы-Гирею пришлось поспешно уйти в Крым.

...В Смутное время поляки с помощью предательства московских бояр (так называемой стоявшей у власти «Семибоярщины») сумели завладеть Московским Кремлем. Отряд гетмана Жолкевского был впущен за его стены ночью в конце сентября 1610 года. Так поляки овладели столицей Русского царства.

Весной 1611 года к Москве подступило первое земское (народное) ополчение рязанского воеводы Прокопия Ляпунова, но выбить иноземцев из-за каменных стен оно не смогло и вскоре распалось. Под Москвой остались стоять только казачьи «таборы» князя Дмитрия Трубецкого.