Los historiadores locales de Kostroma creían durante mucho tiempo que el kremlin existía en su ubicación actual ya en el período del principado de la región. Sin embargo, las investigaciones arqueológicas mostraron que la ciudad originalmente se ubicaba en la desembocadura del río Sula, río arriba del Volga. Las fortificaciones de madera de la ciudad a menudo eran objeto de incendios y ataques de los ushkuiniks novgorodianos. Después de su destrucción en 1416, el kremlin fue trasladado a un lugar más elevado. Probablemente, en ese momento, la catedral de la ciudad cambió su nombre de Teodorovskaya a Uspensky.

La primera construcción de piedra del kremlin y de toda la ciudad, la catedral de Uspensky, apareció al inicio del reinado de Iván el Terrible. En el siglo XVII, gracias al especial respeto de los Romanov hacia el ícono de la Madre de Dios de Teodorovskaya, la catedral fue ampliada, añadiéndose la capilla de Teodorovskaya. Según el plano del kremlin de 1678, estaba rodeado por una muralla de madera con numerosas torres: Chudovaya, Tainichnaya, Naugolnaya, Vodyanaya, Voznesenskaya, Bogoslovskaya, Ilyinskaya, Voskresenskaya, Spasskaya y Prechistenkaya. Más cerca del Volga se encontraba el monasterio de Zdvizhensky con un templo de cúpula. En los antiguos registros también se mencionan la iglesia de la Trinidad y la iglesia de la Alabanza de la Madre de Dios.

El incendio de 1773 destruyó el monasterio de Zdvizhensky y la campanario de cúpula de la catedral. La catedral de Uspensky fue restaurada, y en el lugar del monasterio, según el proyecto de S. A. Vorotilov, se construyó la cálida catedral de Epifanía en estilo barroco tardío con una cripta episcopal. La construcción en el kremlin continuó hasta 1791. En ese momento, se organizó una nueva entrada en forma de puertas triunfales, y se erigió un campanario de 64 metros, que se convirtió en la dominante arquitectónica de la Kostroma prerrevolucionaria. Las fortificaciones de la Ciudad Vieja y Nueva fueron desmanteladas, y los fosos fueron rellenados en los siglos XVIII y XIX. Hasta nuestros días, solo han sobrevivido restos del terraplén oriental de la Ciudad Vieja y las pendientes de la terraza superior. En 1922, los templos del kremlin fueron entregados a los renovadores, en 1929 fueron cerrados, y en 1934 fueron demolidos. En el lugar del complejo del templo en el centro histórico de Kostroma se creó un parque, cuyo centro se convirtió en el monumento a V. I. Lenin. Este fue instalado sobre un pedestal preparado en 1913 para un monumento en honor al 300 aniversario de la dinastía Romanov. El monumento todavía domina esta parte de la ciudad.

Actualmente, en el territorio del antiguo kremlin de Kostroma se encuentra el Parque Central de Cultura y Ocio, un lugar popular para paseos de los residentes y visitantes de la ciudad. En 2016, comenzó la restauración de las catedrales destruidas, y se prevé que los trabajos finalicen a finales de 2020.