La construcción del kremlin de piedra en Kolomna comenzó el 25 de mayo de 1525 por iniciativa del Gran Príncipe Vasily III y duró seis años. El kremlin se levantó en el exterior de la muralla de madera y tenía forma de polígono, cercano a un óvalo, con un perímetro de muros de casi 2 km, que es solo 300 m menos que la longitud de los muros del Kremlin de Moscú. El grosor de los muros era de 3-4,5 m, y la altura, de 18-21 m. Estaban revestidos de ladrillo con un relleno de piedra en el interior y contaban con saeteras para diferentes tipos de combate. Los muros terminaban en merlones, sobre los cuales se fijaban contraventanas para protección. El número de torres variaba en diferentes períodos, pero el kremlin tenía al menos 13 torres y seis puertas: tres "grandes", las de Viernes, las de Iván, las Oblicuas y tres "pequeñas", las de Malakhov, las de Georgiev y las de Agua. Las esquinas noroeste y noreste de la fortaleza estaban protegidas por las poderosas torres Kolomenskaya y Sviblova. La torre Sviblova, la más alta y poderosa, controlaba el curso del río Moscú y el camino hacia las puertas de Viernes. Su altura alcanzaba los 34,6 m, y su diámetro, 13,8 m. La torre Kolomenskaya, de 34,4 m de altura, controlaba el camino de Moscú a Riazán y estaba decorada con machicolaciones. Está asociada con la leyenda de Marina Mnishek, por lo que se le llama "la de Marinka". La entrada principal al kremlin se realizaba a través de las puertas Spasskie, o de Viernes, que eran una torre de tres niveles con una torre de vigilancia. Las puertas de Iván en el suroeste del kremlin eran similares a las de Viernes y también tenían rejas. La torre Granovita al sur de la torre Kolomenskaya era de cinco niveles y hexagonal por fuera. En el lado este había torres cuadradas: Yamskaya, Spasskaya y Pogorelaya. En el lado oeste, entre las torres Sviblova y Kolomenskaya, probablemente había seis torres que no han sobrevivido hasta nuestros días. Las puertas de Agua daban al río Moscú, cerca se encontraba la torre Tainitskaya con un pasaje subterráneo hacia el agua. Las puertas Oblicuas tenían un paso en forma de L y estaban ubicadas en la colina Oblicua. Las puertas del Molino conducían al molino en la orilla opuesta de Kolomenka y tenían una torre de entrada, que fue desmantelada más tarde. Entre las torres Granovita y Kolomenskaya había un arco de paso de las puertas Malakhov, construido en la segunda mitad del siglo XVI.

En agosto de 1531, la construcción del kremlin fue completada. Construido a imagen del de Moscú, solo le cedía un poco. Para el siglo XVII, cuando las fronteras del estado se trasladaron al sur, la fortaleza perdió su importancia defensiva. En 1606, la ciudad fue capturada por las tropas de Iván Bolotnikov, y durante el Tiempo de Troubles fue saqueada en varias ocasiones por los invasores polaco-suecos. Sin embargo, Kolomna cumplió completamente su propósito, convirtiéndose en un símbolo de la inexpugnabilidad del estado ruso. Los enemigos esteparios nunca pudieron apoderarse de esta fortaleza en combate abierto, que sirvió como un escudo confiable para Moscú desde el sur.