Le kremlin d'Uglich, comme de nombreuses forteresses médiévales, est situé sur une péninsule, à l'extrémité d'un cap entre la Volga et les rivières Chelkovka et Kamenniy Ruchyok. Un fossé a été creusé entre Chelkovka et Kamenniy Ruchyok, permettant d'entourer le kremlin d'une barrière aquatique de tous côtés.

Les premières fortifications à cet endroit sont apparues dès le milieu du Xe siècle, lorsque le prince Ian Pleskovitch a obtenu la permission de la princesse Olga de construire la forteresse. Le kremlin initial était en bois et entouré de remblais. Au fil du temps, les structures défensives ont été restaurées plusieurs fois, la dernière reconstruction ayant eu lieu au XVIIe siècle. Après cela, les murs, les ponts et les tours du kremlin se sont progressivement détériorés et ont été démolis au XVIIIe siècle. Aujourd'hui, il ne reste que des fragments du fossé pour rappeler les fortifications. Cependant, l'ensemble des constructions du kremlin a été préservé, parmi lesquelles se distinguent les palais princiers, la cathédrale de la Transfiguration, l'église du tsarévitch Dmitri, le bâtiment de la douma et le clocher.

Les palais princiers du kremlin d'Uglich sont un exemple rare de l'architecture civile médiévale en Russie. Ils ont été érigés au XVe siècle par le prince Andreï Goraïem, frère du tsar Ivan III. Jusqu'à nos jours, seule la partie d'apparat du palais, réalisée en grandes briques, a été conservée. Les autres constructions en bois n'ont pas survécu. Au troisième étage des palais se trouve une grande salle voûtée avec des fresques. Au deuxième étage, il y a trois grandes pièces, et au premier, deux sous-sols. Un élégant porche orné mène à la salle d'apparat.

En 1584, la dernière épouse d'Ivan le Terrible, Maria Nagaya, a été exilée à Uglich avec le jeune tsarévitch Dmitri. C'est dans ce palais qu'a eu lieu le meurtre du tsarévitch, ce qui a conduit à l'extinction de la dynastie des Riourikides. Après la mort du tsarévitch, les palais ont été abandonnés et se sont progressivement détériorés, jusqu'à ce qu'une restauration soit effectuée au XIXe siècle. En 1892, l'architecte N.V. Soultanov a créé un porche élaboré pour les palais princiers.