Строительство Вологодского кремля началось при царе Иване Грозном, который хотел превратить город в северную крепость. В период с 1568 по 1570 год тут был возведён каменный пятиглавый Софийский собор – реплика Успенского собора в Московском Кремле. Однако из-за внезапного отъезда царя его план построить в Вологде Кремль больше московского так и не осуществился.
В Вологодском кремле XVI века каменным был лишь Софийский собор. Все остальные постройки оставались деревянными до середины XVII века. Даже дворец царя с церковью Иоакима и Анны был сделан из дерева. Но потом из камня тут построили Экономский корпус с погребами, казной и палатами для приёмов. Каменной стала и восьмигранная шатровая колокольня с 25 колоколами XVII – XIX веков. Она интересна ещё и старинными курантами: эти главные городские часы были привезены сюда из Москвы в 1871 году.
Внутри Софийского собора сейчас можно посмотреть на сохранившиеся фрески XVII века работы ярославского мастера Плеханова, отреставрированные в середине XIX века. Алтарь Софийского собора по решению Ивана Грозного был обращён на северо-восток, хотя по канонам русского зодчества алтари находятся на востоке. Другая важная деталь храма – его пятиярусный резной позолоченный иконостас середины XVIII века в стиле барокко.
Вологодский кремль менялся и развивался с течением времени. Так на месте юго-восточной башни в XVIII веке построили Воскресенский собор, с 1950 года в нём работает Вологодская областная картинная галерея. В 1923 году храм передали музею. Симоновский корпус XVII века, где раньше были личные покои архиерея и парадная Крестовая палата, теперь занимают диорамы с типичными животными края и исторические артефакты Вологодского государственного историко-архитектурного и художественного музея-заповедника. На крыше Гаврииловского корпуса можно увидеть символ музея – флюгер в виде золотого льва со скипетром. Самое роскошное убранство сохранилось в барочных палатах Иосифа Золотого второй половины XVIII века.