Jusqu'à notre époque, il n'existe pas de témoignages écrits sur l'origine du kremlin, mais selon la version officielle, la ville de Kazan a été fondée au début du Xe siècle. Au départ, le kremlin s'appelait Kerman. Les sources écrites à ce sujet font défaut.

Les plus anciennes découvertes archéologiques ont été faites dans la partie nord du kremlin, près de la Kazanka, où se trouvait un ancien établissement fortifié bulgare, puis la forteresse du khanat de Kazan. Les chercheurs divergent sur la datation des structures fortifiées en bois : certains estiment que l'établissement bulgare a été fortifié dès le Xe siècle, d'autres seulement au XIIe siècle. Il existe également des désaccords concernant la nature des fortifications : certains pensent que les murs en pierre ont commencé à être construits au XIIe siècle, d'autres estiment que cela ne s'est produit qu'aux XVe ou XVIe siècles après la reconstruction du kremlin sur ordre d'Ivan le Terrible par des architectes pskoviens.

Du milieu du XIIIe à la première moitié du XVe siècle, le kremlin est devenu le centre du duché de Kazan au sein de la Horde d'Or. En 1236, les hordes mongoles sous la direction de Batou ont envahi la Bulgarie Volga et détruit sa capitale. En 1240, la Bulgarie, tout comme les duchés russes, est tombée sous le pouvoir de la Horde d'Or. Une partie des Bulgares s'est installée dans la région de Kazanka et a fondé Ikske-Kazan, une ville située à 45 kilomètres de Kazan. En 1370, le prince bulgare Hassan a fondé une forteresse à l'emplacement de l'actuel kremlin de Kazan, qui a servi de résidence aux princes bulgares jusqu'en 1445.

Après le siège de Kazan par Ivan le Terrible en 1552, la forteresse a été détruite. Pour construire un nouveau kremlin en pierre blanche, le tsar a invité les architectes pskoviens Postnik Yakovlev et Ivan Shiryay. La forteresse a été considérablement agrandie, six tours en pierre ont été construites, mais au XVIe siècle, il n'a été possible de remplacer les murs en bois par des murs en pierre que d'un tiers. Le remplacement complet des structures défensives en bois par des structures en pierre a eu lieu au début du XVIIe siècle.

Les maîtres pskoviens ont également érigé les premières églises orthodoxes du kremlin de Kazan : la cathédrale de l'Annonciation, l'église des saints Cyprien et Justine, l'église de Saint-Dimitri de Thessalonique, l'église du Sauveur, ainsi que deux monastères, le monastère de la Trinité-Sergius et le monastère de la Transfiguration du Sauveur. Après l'incendie de 1672, la construction en brique a commencé, et certaines tours, y compris la tour du Sauveur, ont été reconstruites par des architectes moscovites.

Après la révolution de 1917, dans les années 1920-1930, pendant la lutte contre la religion, le kremlin de Kazan a vu la destruction du clocher et de l'église du monastère du Sauveur, du clocher de la cathédrale de l'Annonciation, de l'église des saints Cyprien et Justine, de la chapelle du Sauveur, ainsi que la perte des iconostases et des reliques des églises du kremlin. Pendant la période soviétique, l'étude archéologique du kremlin, commencée au XIXe siècle, s'est poursuivie. Dans les années 1960, un atelier de restauration tatare a été créé. Avec la formation de la République du Tatarstan en 1992, le kremlin de Kazan est devenu la résidence du Président de la République du Tatarstan. En 1993-1994, des directions de reconstruction et de développement du complexe du Kremlin de Kazan ont été élaborées. En 1994, par décret du président du Tatarstan, le musée d'histoire, d'architecture et d'art « Kremlin de Kazan » a été créé, et une étude scientifique systématique et une restauration du complexe ont commencé. Les murs défensifs et trois tours ont été restaurés, ainsi que la conservation et la muséification des objets des XVe et XVIe siècles. La construction d'un mausolée pour la réinhumation des restes des khans a commencé. Au cours des fouilles, le cimetière du monastère de la Trinité et le nécropole du monastère de la Transfiguration du Sauveur ont été découverts. Il a été possible d'arrêter la chute de la tour de Suyumbike. Le palais du gouverneur et l'église du palais ont été entièrement restaurés, ainsi que quatre bâtiments de la Cour des canons. Dans le complexe de la Cour archiépiscopale, la cathédrale de l'Annonciation a été restaurée. En 1995, les travaux de reconstruction de la mosquée Kul Sharif et de restauration des intérieurs de la cathédrale de l'Annonciation ont commencé.

Le 30 novembre 2000, lors de la session du Comité du patrimoine mondial de l'UNESCO, le kremlin de Kazan a été inscrit sur la liste du patrimoine mondial. Il combine les réalisations de l'art de l'urbanisme tatare et russe, en mémoire de quoi un monument aux architectes a été érigé dans le parc près de la cathédrale de l'Annonciation. Un éclairage nocturne a été installé pour le kremlin, et des vues panoramiques s'ouvrent depuis les places du Millénaire et du Palais, ainsi que depuis la digue du Kremlin.