Le kremlin en pierre de Vologda a commencé à être construit le 28 avril 1566 sur ordre d'Ivan IV le Terrible, le jour des saints apôtres Jason et Sosipater. Cet événement a donné à la forteresse un deuxième nom, Nasone-ville. Un ingénieur anglais, Humphrey Locke, a été invité à diriger la construction, bien que d'autres sources indiquent qu'il s'agissait de l'ingénieur russe Razmysl Petrov. Le tsar prévoyait de créer sa résidence ici. Le kremlin était limité par la rivière Vologda au nord, des fossés étaient creusés au sud-est et au sud, et à l'ouest, la frontière passait par la rue moderne de Leningrad, où il y avait également des fossés et des remblais. L'eau dans les fossés provenait de la rivière Sodyma, dont le lit a probablement été modifié. La construction a été interrompue en 1571 après le départ inattendu du tsar de Vologda. À ce moment-là, un mur en pierre avec neuf tours avait été érigé du côté sud-est et deux tours avec des sections au coin sud-ouest. À l'intérieur du kremlin, la cathédrale de la Sainte-Sophie en pierre et le palais royal en bois avec l'église de Joachim et Anne ont été construits. Après le départ du tsar, un ostrog en bois avec 21 ou 23 tours à toit en tente a été érigé à l'emplacement des murs inachevés. Le mur était entièrement en pierre au sud-est et partiellement au nord-ouest. Malgré son inachèvement, le kremlin impressionnait par ses dimensions.

Dans l'inventaire de 1657, il était mentionné que les murs en bois au nord et à l'ouest n'existaient déjà plus, et que les tours et les murs en pierre étaient fortement endommagés. La forteresse a perdu son importance, et la pierre et la brique ont été utilisées pour construire des églises et des bâtiments civils. Après l'inondation de la rivière Vologda en 1670, qui a érodé le remblai de la porte d'eau jusqu'au fossé d'Ilyinsky, la forteresse n'a plus été restaurée. En 1780, une partie des tours en pierre existait encore, mais en 1822 et 1823, sous le gouverneur général Brusilov, la dernière tour, la tour à poudre, a été démolie lors de la création des boulevards. Les fossés des rues modernes d'Octobre et de Leningrad ont été comblés.

Le premier plan général de Vologda de 1780 était basé sur les murs en pierre restants du kremlin, dont le territoire est devenu le centre de composition. De là, des rues radiales partaient : la rue centrale, la rue Piatnitskaïa commençait à la cathédrale de la Sainte-Sophie, la rue radiale orientale allait de la place de la cathédrale par la grande rue de l'Annonciation, la rue moderne de Batyushkov, et la promenade de Glinka, la rue de la Paix. La rue de Saint-Pétersbourg, la rue de Leningrad devait devenir la rue radiale occidentale.

Au XXe et XXIe siècles, le territoire du kremlin est devenu le centre historique et commercial de Vologda, connu sous le nom de Ville ou Nasone-ville. Des traces des structures défensives peuvent être vues sous forme de fossés, d'étangs du parc VRZ, de la rivière Zolotukha, du remblai dans le parc VRZ et dans les fondations des rangées commerciales sur la rue de la Paix.

En 2011, des archéologues de Vologda ont mené des fouilles à l'emplacement des tours de Prechisten et de Kamennaya, ainsi que des sections entre elles. Dans un avenir proche, la forteresse trouvée sera inscrite au registre fédéral des monuments. Il est prévu que les artefacts découverts lors des fouilles soient exposés à partir de 2013 au musée historique et architectural de Vologda.