В октябре 1505 г. Иван III умер и был похоронен в стенах ещё недостроенного Архангельского собора рядом со своими предками — Иваном Калитой, Дмитрием Донским и другими князьями, в течение двух столетий собиравшими русские земли вокруг Москвы. Архангельский собор служил усыпальницей для великих князей и царей вплоть до конца XVII столетия.

Одновременно с Архангельским собором на центральной площади Кремля поднялась новая колокольня. Начиная с XIV в. все главные соборы Кремля имели одну (общую) колокольню, получившую по находившейся в её основании церкви Святого Иоанна Лествичника название Ивановской. Перестраивал Ивановскую колокольню итальянский зодчий Бон Фрязин. Новая колокольня (1505–1508 гг.) представляла собой высокий стройный столп из двух поставленных один на другой восьмигранников и венчающей их главы и походила на русские сторожевые башни, предназначенные для наблюдения за окрестностями. Грани колокольни были усилены широкими лопатками. Каждый ярус завершался арочными проёмами, сквозь которые были хорошо видны колокола.

Появление на Соборной площади высокого столпа объединило весь архитектурный ансамбль центра Кремля. Ясно видимая со всех концов города и славившаяся своими звонами, Ивановская колокольня получила от москвичей почтительное наименование Иван Великий.

Впоследствии, на рубеже XVI–XVII вв., Ивановская колокольня была надстроена ещё одним ярусом — её высота увеличилась до восьмидесяти одного метра. В 1532–1543 гг. с северной стороны Ивановской колокольни зодчий Петрок Малый пристроил монументальную четырёхугольную звонницу с высокой мощной главой, выполненную специально для тяжёлых колоколов. В 1624 г. рядом с ней поднялась ещё одна звонница — так называемая Филаретовская пристройка, завершённая белокаменными пирамидками и шатром. Её возвёл русский зодчий Важен Огурцов. Несмотря на разное время строительства, все три звонницы образовали необычайно выразительный архитектурный комплекс и придали Соборной площади особую торжественность.

Средневековый город не мыслился без крепостных стен и башен. До середины XIV в. Кремль окружали деревянные стены. Лишь во времена Дмитрия Донского на их месте поднялись стены и башни, сложенные из белого камня. С тех пор Москву и стали именовать белокаменной. К концу XV в. эти укрепления совсем обветшали, да и к тому же появление артиллерии требовало принципиально новой системы фортификации. Стены должны были выдерживать обстрел тяжёлыми ядрами и иметь специальные площадки для установки пушек. Общее руководство работами по возведению новых укреплений (именно они и назывались кремлём) Иван III возложил на Марка Фрязина, Пьетро Антонио Солари, Антона Фрязина и Алевиза Фрязина (слово «фрязин» в средневековой России означало «итальянец»). На конкретных участках строительство велось артелями под началом русских мастеров.

Новую кремлёвскую стену, которая протянулась более чем на два километра, имела восемнадцать башен и образовала огромный треугольник, возвели сравнительно быстро. Основные работы, начатые в 1485 г., были закончены уже в 1495-м. Таких укреплений Древняя Русь ещё не знала. Там, где стены образовали углы, поставили круглые башни — Свиблову, Москворецкую и Собакину (теперь это соответственно Водовзводная, Беклемишевская и Угловая Арсенальная). Такие башни позволяли вести обстрел неприятеля вкруговую. В них были устроены тайники-колодцы, чтобы защитники крепости в случае осады не испытывали недостатка в коде. В местах, где к Кремлю подходили наиболее важные дороги, возвели мощные четырёхугольные проездные башни с железными или деревянными створами (воротами). Спереди к ним пристроили отводные башни-стрельницы (только у Боровицкой башни стрельница с воротами находилась сбоку). Проезд в стрельницы закрывался герсами — поднимающимися решётками. Из ворот стрельниц на цепях опускались мосты через ров, окружавший крепость. И если неприятелю удавалось прорваться через такой мост в стрельницу, герсы тотчас же опускались, и враг оказывался в ловушке. Затем его расстреливали из верхних бойниц. Проездных башен в Кремле было шесть — Боровицкая, Тайницкая, Константино-Еленинская, Фроловская (Спасская), Никольская, Богоявленская (Троицкая). Позднее проезды в Тайницкой и Константино-Еленинской башнях заложили, однако арки ворот хорошо видны и сегодня. Остальные башни Кремля построили глухими, т. е. непроездными. Башни вынесли несколько вперёд относительно стены, благодаря чему пространство непосредственно возле неё стало доступно для обстрела. Наверху они имели зубцы и широкие боевые площадки. Ниже располагались машикули — специальные навесные бойницы. Башни сверху завершались деревянными шатрами с дозорными вышками. В некоторых башнях (как, например, в Набатной) помещались колокола-всполохи, или набаты. Их тревожный гул предупреждал горожан о приближении врага. В некоторых местах высота стен достигала девятнадцати метров, а их толщина — шести с половиной метров. По верхней боевой площадке стены могла свободно проехать повозка с запряжённой в неё лошадью. Стены снаружи завершались зубцами, или мерлонами, высота которых местами достигала двух с половиной метров. Во время сражений пространство между зубцами закрывалось деревянными щитами, а стрельба велась через узкие вертикальные бойницы, расположенные в зубцах. В стенах имелись и так называемые подошвенные бои с амбразурами для обстрела неприятеля на уровне земли. Позднее их заложили. Двускатная деревянная кровля над стенами защищала стрельцов от непогоды. В XVIII в. кровля сгорела, и сё больше не восстанавливали. Стены и башни имели несколько ярусов боя с бойницами, сложные внутренние переходы, склады боеприпасов, тайники. Специальные подземные ходы позволяли незаметно выходить из Кремля, а также следить за тем, чтобы неприятель не вёл подкопов. Угловые башни сооружались круглой формы, остальные — квадратной. Чтобы защитники крепости могли простреливать пространство у самой стены, башни вынесли вперёд. Некоторые из них сделали проездными, с воротами, однако попасть внутрь башни, как и на стены, можно было только с территории Кремля.

Новая крепость была сложена из крупного красного кирпича, только основание стен и башен оставалось белокаменным. До XVII в. кремлёвские башни не имели затейливых кирпичных шатров, венчающих их в наше время, и поэтому крепость выглядела особенно суровой и мощной. Живописные зубцы, главное украшение стен, защищали верхний ярус боя. Красный цвет стены, удачно выбранные пропорции башен и их лаконичное архитектурное убранство прекрасно гармонировали с белыми соборами Кремля. По красоте и неприступности Кремль вошёл в число лучших европейских крепостей своей эпохи и производил на каждого гостя Москвы, будь то иностранец или русский, сильное впечатление. Впрочем, от любопытных иноземцев секреты московской крепости хранили крепко. Рассказывая о степах московского «замка», англичанин Ричард Ченслор, приезжавший в Москву в середине XVI в., отмечал, что «ни один иностранец не допускается к их осмотру».