Kostromas Heimatforscher glaubten lange, dass der Kreml an seinem heutigen Standort bereits während der Zeit des Fürstentums existierte. Archäologische Forschungen zeigten jedoch, dass die Stadt ursprünglich an der Mündung des Flusses Sula oberhalb der Wolga lag. Die hölzernen Befestigungen der Stadt waren häufig Bränden und Überfällen der Nowgoroder Uskoks ausgesetzt. Nach der Zerstörung im Jahr 1416 wurde der Kreml an einen höher gelegenen Ort verlegt. Wahrscheinlich erhielt auch die Stadtkirche zu dieser Zeit ihren Namen von der Theodor-Kirche zur Uspenski-Kirche.

Das erste steinerne Bauwerk des Kremls und der gesamten Stadt, die Uspenski-Kirche, entstand zu Beginn der Herrschaft von Iwan dem Schrecklichen. Im 17. Jahrhundert wurde die Kirche aufgrund der besonderen Verehrung der Romanows für das Theodor-Bildnis der Gottesmutter erweitert, und die Theodor-Kapelle wurde hinzugefügt. Laut der Kreml-Beschreibung von 1678 war er von einer Holzwand mit zahlreichen Türmen umgeben: dem Wunder-, dem Geheim-, dem Winkel-, dem Wasser-, dem Himmelfahrts-, dem Theologen-, dem Iwan-, dem Auferstehungs-, dem Erlöser- und dem Unbefleckten Turm. Näher zur Wolga befand sich das Zdwischenski-Kloster mit einem Zeltdachtempel. In alten Aufzeichnungen werden auch die Dreifaltigkeitskirche und die Kirche der Lobpreisung der Gottesmutter erwähnt.

Ein Feuer im Jahr 1773 zerstörte das Zdwischenski-Kloster und den Glockenturm der Kathedrale. Die Uspenski-Kirche wurde wiederhergestellt, und an der Stelle des Klosters wurde nach dem Entwurf von S. A. Worotilow eine warme Epiphaniekirche im Stil des späten Barocks mit einer Bischofskrypta erbaut. Der Bau im Kreml dauerte bis 1791. Zu dieser Zeit wurde auch ein neuer Eingang in Form eines Triumphbogens angelegt, und ein 64 Meter hoher Glockenturm wurde errichtet, der zur architektonischen Dominante des vorrevolutionären Kostromas wurde. Die Befestigungsanlagen der Alten und Neuen Stadt wurden im 18. und 19. Jahrhundert abgerissen, die Gräben wurden zugeschüttet. Bis heute sind nur noch Reste des östlichen Walls der Alten Stadt und die Hänge der oberen Terrasse erhalten geblieben. Im Jahr 1922 wurden die Kreml-Kirchen den Erneuerern übergeben, 1929 geschlossen und 1934 abgerissen. An der Stelle des Kirchenkomplexes im historischen Zentrum von Kostroma wurde ein Park angelegt, dessen Zentrum ein Denkmal für W. I. Lenin wurde. Es wurde auf einem Sockel errichtet, der 1913 für ein Denkmal zum 300-jährigen Bestehen der Romanow-Dynastie vorbereitet wurde. Das Denkmal dominiert bis heute diesen Teil der Stadt.

Heute befindet sich auf dem Gelände des ehemaligen Kostroma-Kremls der zentrale Kultur- und Erholungspark, ein beliebter Ort für Spaziergänge von Einwohnern und Gästen der Stadt. Im Jahr 2016 begann die Wiederherstellung der zerstörten Kathedralen, deren Abschluss für Ende 2020 geplant ist.