Кремль строился под руководством присланных из Москвы мастеров Михаила Вельяминова и Дея Губастого.
В плане кремль имеет конфигурацию прямоугольного треугольника, вытянутого вершиной в юго-западном направлении, на углах и по сторонам которого сооружены башни, соединённые между собой крепостными стенами. Более высокие и мощные стены и башни построены на особо важных в стратегическом отношении местах. Кремль занимал островное положение и со всех сто-рон окружён естественными преградами: с северо-западной стороны – Волгой, с восточной – ре-кой Кутумом с болотистыми берегами, с южной – глубоким болотом.
Каждая сторона этого треугольника укреплена тремя башнями, из которых каждая угловая принадлежит двум сторонам.
Башни были проездные и глухие. В восточной стене вдоль современной Октябрьской улицы расположены две угловые глухие башни – Артиллерийская (северо-восточная) и одна проездная – Пречистенская башня-колокольня, расположенная почти посредине восточной стены кремля.
Южная стена кремля, идущая вдоль нынешней площади имени Ленина, имеет три глухих башни: две угловые – ранее упомянутая Архиерейская и Крымская (юго-западная) – и находя-щуюся почти посредине стены Житную башню (южная).
В северо-западной стене, вдоль улицы Желябова, были также две угловые глухие (Крымская и Артиллерийская) и две проездные башни – Красные и Никольские ворота с надвратной церко-вью.
Проездные башни были более мощными и высокими, с толстыми стенами. Их проезды за-крывались массивными деревянными воротами, окованными железными листами.
Все башни разделялись на несколько боевых ярусов. Ярусы соединялись между собой ка-менными лестницами, которые были устроены в толще их стен. На уровне боевой площадки кре-постных стен в башнях устроены сквозные проходы на соседнюю часть стены.
В толстых стенах башен были сделаны глубокие ниши (печуры) с бойницами для размеще-ния пушек. Сверху башни завершались зубцами, на которые были устроены деревянные шатры со сторожевыми вышками. На Пречистенской башне в караульной вышке висел сторожевой колокол.
Крепостные стены Астраханского кремля лишь в общих чертах напоминают существовав-шие в то время кремли центральной части Русского государства.
Стены Астраханского кремля имели особую систему организации пушечного и пищального огня. Они были прорезаны большим количеством расположенных в печурах пушечных бойниц среднего и нижнего (подошвенного) боя и бойницами навесного боя для стрельбы из ручного ог-нестрельного оружия, чего в других кремлях в то время ещё не было.
На территории Астраханского кремля было множество сооружений. Таких, например, как Успенский собор – замечательный памятник древнерусской архитектуры. Собор представляет со-бой простой кубический объём, увенчанный пятью золочёными главами с крестами, постав-ленный на небольшие деревянные расписные барабаны; Троицкий собор; Кирилловская часовая и Архиерейский дом, а также множество других сооружений.
Можно сказать, что Астраханский кремль, наряду с Московским и Смоленским кремлями, был одной из сильнейших крепостей средневековой России.
Согласно последним обмерам, проведённым в связи с работами по реставрации Астрахан-ского кремля, общий периметр стен и башен в их современном виде составляет 1544 м. Площадь, заключённая между стенами и башнями, равна 11 га. Протяжённость кремля от Артиллерийской до Крымской башен составляет 665 м, от Пречистенских до Красных ворот – 480 м, от Николь-ских ворот до Житной башни – 295 м. В зависимости от рельефа местности высота стен колеб-лется от 7 до 11,3 м, толщина – от 2,8 до 5,2 м.
За 370 лет своего существования стены и башни кремля ветшали, неоднократно перестраи-вались или обстраивались хозяйственными сооружениями. При всех этих перестройках очень ма-ло считались с древними архитектурными формами, вследствие чего лишь немногие из них уце-лели до наших дней.