Строительство первых деревянных укреплений на территории Кремлевского холма, по археологическим данным связанно с основанием в конце X – начале XI веков болгарами небольшого города, давшего начало современной Казани. В результате с участившимися в XII в. походов русских князей на Волжскую Болгарию стены укрепления сменяются на каменные с шириной до 2 метров.

Актуальным вопросом в изучении укрепления крепости при ханской Казани остается наличие каменной фортификации. Известно, что при Казанском ханстве стены были деревянными, исключением была лишь часть стены с северной стороны укрепления, которая прилегала к двуярусной белокаменной башне.

Современный Казанский Кремль в своем плане повторяет конфигурацию и местоположение деревянных и каменных укреплений болгаро-татарского времени, что подтверждается и локализацией основных башен крепости. Новое каменное строительство начинается с указа Ивана IV от 1555 г.

Кремль в результате нового строительства расширился в южной части на 100 м и принял современное белокаменное очертание. Укрепление, как и ранее, возводились из камня, который традиционно добывался с первого волжского берега у Верхнего Услона и Печищ. Строительство каменного Кремля, начатое Иваном Грозным, завершается к 1590-м годам его сыном Федором Ивановичем.