Иван III лишь немного расширил территорию Кремля Дмитрия Донского, несколько выпрямил его восточную стену. Новые кремлевские укрепления сохранили в плане неправильный треугольник с общим протяжением стен в 2235 м с площадью внутри стен около 28 га. В каждой стене семь башен, из которых угловые замыкают две стороны треугольника. Всего в крепостных стенах Кремля насчитывается 18 башен и сверх того - небольшая надстенная, или Царская башенка, в виде шатра на кувшинообразных колоннах и отдельно стоящая вне стен Кремля невысокая прибрежная башня при въезде на Троицкий мост через р. Неглинную.
По иглам треугольника кремлевских стен возвышаются круглые башни, между которыми по периметру стен были размещены прямоугольные, часть из них - проездные с воротами. Расстояние между башнями обусловлено как дальнобойностью огнестрельного оружия того времени, так и степенью опасности, какой могла подвергаться стена в том или ином месте при нападении врага. Все кремлевские башни несколько выступают наружу. Следуя рельефу почвы, стены Кремля в плане идут не по прямой, а по слегка ломаной линии, что позволяло с любой башни видеть остальные, а также обстреливать соседние прясла стены.
Кремлевские стены и башни возведены из хорошо обожженного красного кирпича размерами от 30x14x7 до 31x15x9 см. Вес такого кирпича - около 8 кг. Каменщики называют его "двуручным". Кладка стен и башен крестовая на песчано-известковом растворе, местами с добавлением толченого кирпича (цемянки). Фундамент и цоколь стен - белокаменные. Забутка кирпичной кладки производилась белым камнем, вероятно, оставшимся от разобранных стен Кремля Дмитрия Донского.
Высота кремлевских стен, не считая зубцов, колеблется от 5 до 19 м, а толщина - от 3,5 до 6,5; ширина боевой площадки от 2 до 2,5 м. С внутренней стороны Кремля, благодаря подсыпке и умелому использованию рельефа почвы, стены значительно ниже, чем снаружи. Внутри Кремля, вдоль стен, был оставлен свободный проезд. Высота башен с позже надстроенными над ними шатрами и венчающими их звездами достигает 28-71 м, а этажность - от двух до десяти. Самые высокие башни Кремля - Спасская и Троицкая, а самые низкие - Петровская и Благовещенская.
Стены Кремля завершены кирпичными зубцами с двурогими окончаниями в виде ласточкиных хвостов. Высота зубцов колеблется от 2 до 2,5 м, а толщина - от 64 до 70 см. Щели, или промежутки между зубцами, закрывались дощатыми заборолами - навесными или приставными дощатыми щитами, защищавшими бойцов во время вражеского обстрела. Поверх зубцов стены перекрывались тесовой двускатной крышей. В 1737 г. деревянные крыши стен сгорели и затем уже не восстанавливались. В зубцах, через один, для обстрела врага со стен устроены щелевидные бойницы в виде узких печур.
На южной, обращенной к реке, стене в каждом зубце есть бойница: в одном зубце она расположена внизу, а в другом - вверху. На восточной стене, между Беклемишевской и Константино-Еленинской башней, чередуются зубцы с одной и двумя бойницами. Раньше в нижних частях стен и башен, с внутренней их стороны, для нижнего, или "подошвенного", боя были устроены широкие, перекрытые арками бойницы с глубокими амбразурами, которые позволяли обстреливать врага из тяжелых орудий. В башнях есть бойницы и для среднего боя. В середине XIX в. все бойницы нижнего боя, как и печуры в стенах и башнях, кроме печур в зубцах, были тщательно заделаны кирпичом.
Стены расчленены непрерывным рядом глухих арок с заглубленными на полтора кирпича нишами, что оживляет протяженную монотонность стен, создавая контрасты света и тени. Над арками тянется украшенный ширинками парапет, ограждающий ход по стене. Облицовка парапета сделана в XVIII-XIX вв. с более крупными ширинками, чем они были в древности. При разборке в 1930 г. церкви Михаила Малеина XVII в., вплотную примыкавшей к стене, открылись древние ширинки парапета. По их форме был восстановлен отрезок стены между Сенатской и Спасской башней.
Башни имеют несколько этажей или ярусов, иногда связанных между собой приставными лестницами. Все башни, кроме угловых и воротных, сквозными проходами связывают прилегающие к ним прясла стен; это давало возможность бойцам перемещаться во время боя по их периметру. Для скрытого перемещения воинов между Константино-Еленинской и Набатной башней в толщине стены устроен проход, перекрытый циллиндрическим сводом. Между Набатной и Спасской башней такой проход теперь завален каменными ядрами и заложен. Сквозной проход прослеживается и в толще северо-западной стены, между Троицкой и Угловой Арсенальной башней; он прорезал Cреднюю Арсенальную башню.
Входы на стены Кремля были сделаны только со стороны его территории в уширенной части стен, у Благовещенской, Петровской и Боровицкой башен. На стены поднимались и через башни Спасскую, Набатную, Константино-Еленинскую и Троицкую. В остальных башнях входов с земли на стены не было, т.к. их верхние ярусы не сообщались с нижними.
Для предотвращения подкопа и взрыва башни охранялись тайниками и "слухами". Так, в пряслах стен между Собакиной (Угловой Арсенальной) и Никольской башней, а также между Собакиной и Троицкой башней ниже уровня земли обнаружены уцелевшие части двух тайников. Для обеспечения Кремля водой во время осады в угловых и в Тайницкой башнях были вырыты колодцы. Ходы и тайники простирались далеко за черту неприятельского обложения. Один из таких ходов был обнаружен в 1894 г. близ Никольских ворот на глубине 10,5 м. Он вел через весь Кремль от Тайницкой до Никольской башни, шел под Алевизовским рвом на Красной площади, где к нему примыкала обширная с каменными стенами палата, и выходил к Никольской улице.
В свое время Кремль был одной из самых мощных крепостей в Европе. Это было также исключительное по своим художественным качествам сооружение. Особенно ярко такие качества проявились в искусной увязке кремлевских стен и башен как с вертикальным профилем местности, так и с основными зданиями Кремля.
Кремлевские башни, следуя движению часовой стрелки, имели такие названия. У небольшого излома восточной стены, выходящей на Красную площадь, стояла Спасская башня. Слева от Спасской башни, в направлении к Москве-реке, на самой стене располагалась небольшая башенка - Царская. В древности, судя по планам Москвы, на этом месте находилась четырехгранная деревянная вышка. Предание говорит, что с этой вышки царь Иван Грозный наблюдал со стен Кремля за событиями, совершавшимися на Красной площади.
В 1680 году на месте вышки на кремлевской стене и была построена небольшая эта необычная каменная красавица-башенка, напоминающая теремок. На четырех кувшинообразных столбах покоится изящный восьмигранный шатер, увенчанный позолоченным флюгером. На нем некогда размещались колокола кремлевской пожарной службы. До наших дней башня дошла без особых изменений. А название ее, видимо, сохранило отзвук старинной легенды.
За ней шла глухая Набатная башня, затем Константино-Еленинская башня, прежде проездная, с мостом через ров и со стоявшей на другой стороне рва отводной стрельницей. Круглая угловая Беклемишевская (ныне Москворецкая у Москворецкого моста) фланкировала южную стену вдоль Москвы-реки. За ней располагались башни: Петровская, Вторая Безымянная, Первая Безымянная, Тайницкая, прежде проездная с отводной стрельницей, Благовещенская и круглая угловая Свиблова, или Водовзводная башня.
По северо-западной стене, обращенной в сторону р. Неглинной, стояли: на изломе стены - проездная Боровицкая с отводной стрельницей, Оружейная, Комендантская, проездная Троицкая башня с отводной стрельницей, с каменным мостом через р. Неглинную и с предмостной башней Кутафьей. Затем следовали Средняя Арсенальная и за ней Собакина, или угловая Арсенальная башня. На Красную площадь выходили: проездная Никольская с отводной стрельницей, Сенатская, стоявшая на одной оси со зданием Сената, и Спасская. Названия некоторых кремлевских башен, как, например, Беклемишевской, Свибловой и Собакиной, произошли, вероятно, от имен владельцев, находившихся рядом с ними усадебных дворов в Кремле. Названия башен менялись, некоторые из них свои последние названия получили в XVII или даже в XVIII в.
Все проездные башни Кремля имели единую систему обороны: к башне примыкала стрельница - более низкое сооружение, предназначенное для защиты ворот башни. Если враг проникал внутрь стрельницы, защитники опускали по специальному пазу железную решетку - герсы - и уничтожали врага с верхней галереи стрельницы. В стрельнице же находился и механизм для подъема моста, переброшенного через ров или реку. Раньше башни кроме зубцов завершались еще навесными бойницами или машикулями, а поверх зубцов находились деревянные шатровые крыши с дозорными вышками.
Возведение укреплений Кремля велось в определенной очередности. В наиболее уязвимых местах обороны сначала ставили башни на узловых пунктах будущей крепости, а затем между ними возводили стены. Строительство начали в 1485 г. с укрепления низменной южной части Кремля, расположенной вдоль Москвы-реки. Летописец так описывает это событие: "...заложена бысть на реце на Москве стрельница у Шешковых ворот, а под ней выведен тайник, а делал ее Антон Фрязин”
Как верно отметил летописец, при сооружении башни под ней был вырыт колодец и тайный ход к Москве-реке, снабжавший москвичей водой в случае осады, отсюда и ее название. Тайницкая башня с проездными воротами имела отводную стрельницу, соединявшуюся с ней каменным мостом, внутри башни находилось громадное помещение с мощными сводами. Судя по Годуновскому плану Московского Кремля, составленному в 1597 году, до 17 века на верху башни находилась четырехскатная крыша с бревенчатой надстройкой, в которой помещался шатер с колоколом. Часовые на башне наблюдали за Москворечьем и в случае пожара специальными сигналами колокола давали о нем знать.