התיישבות אנושית ראשונה באזור קאזאן התקיימה באלף ה-7 לפנה"ס ובאלף ה-8 לפנה"ס. במקום שרידים ארכאולוגיים מתקופת הברונזה (תקופת קאזאן המאוחרת) ומתקופת הברזל במאות ה-8 לפנה"ס עד ה-6 לפנה"ס, וכן מתחילת ימי הביניים (המאה ה-4 והמאה ה-5).

החל במאה ה-10 ועד המאה ה-13 התקיימה בקאזאן התיישבות בולגרית טרום מונגולית, ובגבעת הקרמלין שכן יישוב מסחרי מבוצר ומוקף בחפיר ובחומות. במאה ה-12 נבנתה במקום מצודת אבן והעיר התפתחה כמוצב על הגבול הצפוני של בולגריה של הוולגה. במאה ה-13 הרסו המונגולים את המצודה, ובנו תחתיה סיטדל מבוצר ששימש כמרכז שלטוני של נסיך קאזאן.

באמצע המאה ה-15 השתלטה אורדת הזהב על קאזאן והקרמלין שוחזר והוגדל. לאחר כמאה שנים, באמצע המאה ה-16 היה האתר למצודת אבן ועץ שכלל את ארמונו של שליט החנאט של קאזאן שהתקיימה מ-1438 עד 1552, מסגד, קברים ונקרופוליס. הארמון עצמו שימש גם כבית אוצר וספרייה לכתבי יד, והמתחם הוקף במספר חומות שהוקמו בגבהים שונים.

ב-1552 השתלטו הרוסים על קאזאן, ואיוואן הרביעי טבח באוכלוסייה וקבע בעיר את בירתה של "ארץ הוולגה". הקרמלין הרוסי החדש היה זהה בשטחו ובתוכניתו הכללית למצודה הטטרית. אחד ממגדלי השמירה הפך למגדל הפעמונים של קתדרלת הבשורה, והמבנים הקיימים המשיכו ועמדו על תילם, ורק ייעודם השתנה. מסגדים הפכו לכנסיות, ארמון החאן היה למחסן נשק, ובמקום נוסדו שני מנזרים - מנזר השילוש ומנזר ההשתנות. מנגד, המסגד הגדול באתר נהרס ונוספו לו מבנים חדשים בחלקו הדרומי של המתחם ששמשו לצרכים מנהלתיים.

בשנת 1708 הפכה קזאן לבירתה של נפת קאזאן והעיר התפתחה. בקרמלין התרחשו מספר שינויים והמרכז השלטוני ולשכת המושל שמוקמה באזור ארמון החאן הישן עברו לחלקו הצפוני של המתחם. המתחם כולו אורגן מחדש, ונסללה הדרך שהובילה משער ספאסקי בחומה הדרומית אל שער ומגדל טייניצקאיה בצפון, וזו חילקה את המצודה לשני חלקים ברורים ושונים בייעודם - החלק המזרחי ובו ארמון המושל, המשרדים, משרדי מועצת הכנסייה, בית הבישוף וקתדרלת הבשורה; והחלק המערבי ובו המנזרים ובית הספר לקצינים.

בתקופת סטלין נהרסו רוב הכנסיות בקרמלין, והחל בשנות החמישים של המאה ה-20 חודשו החומות ומגדלי השמירה. ב-22 בספטמבר 1994 הוכרז הקרמלין כמוזיאון היסטורי, אדריכלי ואומנותי, ועבודות שחזור מקיפות החלו להיערך במקום. השינוי החשוב ביותר היה בנייתו של מסגד קולשריף במקום בו ניצב מסגד בתקופת החנאט של קאזאן, וזה נחנך בטקס רשמי ב-24 ביוני 2005. עוד חודשו קתדרלת הבשורה והאפיפיור יוחנן פאולוס השני השיב לה את האיקונין של "יולדת האל של קאזאן".