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.