Нижний Новгород был основан в 1221 году Владимирским князем Георгием Всеволодовичем. Первым укреплением города был «детинец» - деревянная крепость, окруженная земляным валом. Она уступала размерами современному каменному кремлю. 

Постройка города-крепости позволила Владимиро-Суздальским князьям получить в свои руки контроль над всей торговлей Руси по Волге. Нижний Новгород и окрестные земли стали плацдармом для дальнейшего распространения русского влияния в Поволжье.
В конце XV века политика московского правительства была направлена на укрепление границ государства. Строить крепости необходимо было срочно, так как на смену Золотой Орде пришли ее наследники - Казанское, Астраханское и Крымское ханства, которые продолжали набеги на русские земли. Так появляются Московский и Нижегородский кремли.
Каменный Нижегородский кремль был сооружен в 1500-1515 годах, по самым передовым для своего времени технологиям, рассчитанным на применение артиллерии. Первоначальный комплекс кремля представлял собой 13 башен (5 квадратных проездных и 8 круглых - глухих), более 2-х километров стен и отводную башню - Стрельницу. Выносная стрельница, от Дмитриевской башни, служила предмостным укреплением, по примеру Кутафьей башни Московского кремля.

Стрельница соединялась с воротами Дмитриевской башни каменным арочным мостом, переброшенным через ров. Площадь кремлевской территории составляла 22,7 га.
Стены и башни Нижегородского кремля сложены из большемерного красного кирпича на известковом растворе и частью из белого камня. С напольной стороны кремль был окружен рвом глубиной 4,5 – 5 м. Высота стен с зубцами составляет 12 – 15 м, а высота башен – свыше 30 м. В строительстве принимали участие псковские и итальянские мастера. Летописи упоминают в связи со строительством кремля итальянского мастера Пьетро Франческо, на Руси его называли Петром Фрязиным.
Благодаря особому расположению башен – они были значительно выдвинуты из стен – защитники кремля могли перекрестным огнем контролировать все подступы к стенам. Сложную систему обороны имели ворота. Многократно кремль подвергался осадам, но ни разу не был взят врагами.
После исчезновения реальной военной угрозы (середина 16 века) стены и башни крепости стали постепенно ветшать. Значительный ущерб облику кремля был нанесен во время крупного ремонта 1785 – 1790 годов. Тогда на две трети высоты были понижены зубцы на стенах, башни были перестроены и потеряли свой исторический облик. В них расположились тюрьма, архив, и другие городские службы. Была разобрана и отводная башня-стрельница от Дмитриевской башни. Кроме того, стены были лишены двускатной деревянной крыши, которая с момента постройки предохраняла кремль от воздействия атмосферных осадков.

К середине 20 века башни и стены пришли в катастрофическое состояние.

Научная реставрация кремля началась в 1949 году, а с 1951 года ее возглавил архитектор Святослав Леонидович Агафонов, являвшийся автором проекта и научным руководителем всех работ.

В результате крепость была практически полностью отреставрирована.
С 1958 года кремль входит в состав Горьковского (ныне Нижегородского) историко-архитектурного музея заповедника и является памятником областного значения.

В 2012 году были восстановлены Зачатская башня кремля и примыкающие к ней участки стен.