В результате нашествия орд Батыя Русь оказалась под тяжким бременем монголо-татарского ига, однако сохранила свою государственность. Главной формой зависимости стала выплата дани. Кроме того, князья вынуждены были получать в Орде ярлыки (грамоты) на владение своими землями. В 1243 году владимирский князь был признан Батыем старшим среди князей Северо-Восточной Руси. Он стал носить титул «великого». Передавая ярлык на великое княжение владимирское от одного князя к другому, правители Орды превратили его в объект длительной междоусобной борьбы.
В 1328 году ярлык на великое княжение получил сын московского князя Даниила Иван Калита. Сумев наладить мирные отношения с ханом, он добился права собирать дань со всех русских земель. На сорок лет прекратились татарские набеги на Русь. Московский князь обложил страну удвоенной данью, часть которой утаивал от хана. Видимо, отсюда его прозвище «калита», что означает «сумка, денежный мешок».
Для истории Москвы и Кремля особенно важен тот факт, что, получив ярлык, Иван Калита не переехал в стольный Владимир, как делали другие князья, а остался в Москве, расширял своё княжество, подчиняя и покупая другие земли и города. При нём из Владимира в Москву переехал глава русской церкви — митрополит Пётр, авторитет которого был исключительно высок.
В связи с этим изменил своё значение и Московский Кремль. Из обычного укреплённого центра города он стал резиденцией великого князя и митрополита. На его территории стали возводить сооружения не только из дерева, но и из белого камня. На самой высокой точке Боровицкого холма в 1326–1327 годах был построен Успенский собор — главный храм княжества, в 1329 году — церковь-колокольня Иоанна Лествичника, в 1330 году — собор Спаса на Бору, а в 1333 году — собор Архангела Михаила, в котором был похоронен Иван Калита и его потомки. Эти первые белокаменные храмы Москвы определили пространственную композицию центра Кремля, которая в основных чертах сохраняется и сегодня.
При Иване Калите Москва активно растёт, а его резиденция на Боровицком холме начинает осознаваться как отдельная, главная часть города. И, видимо, неслучайно в Воскресенской летописи под 1331 годом впервые появляется её собственное имя — Кремль.
В 1339–1340 годах Иван Калита возвёл из дубовых брёвен новую, более значительную по размеру крепость «в едином дубу», то есть только из дуба. Воскресенская летопись отмечает очень быстрое окончание строительства: в ноябре заложили и «кончаша тое же зимы на весну в великое говение». Известно, что Кремль был расширен в напольную сторону (в сторону современной Красной площади).
Умирая, Калита составил духовную грамоту (завещание). Он передавал своим сыновьям не только московские земли, но и символы власти Руси того времени — золотые цепи и пояса, а также драгоценную посуду и княжеские одежды. Среди них впервые упомянута и «шапка золотая», которую отождествляют со знаменитой шапкой Мономаха — главным венцом русских государей. Так в первой половине XIV века в Кремле начала формироваться сокровищница московских великих князей.
Политика Калиты была продолжена его потомками. Особых успехов она достигла в годы правления его внука — Дмитрия Донского.
Стены, окружённые естественной водной преградой и рвом со стороны Красной площади, по мнению исследователей, были высокие и зубчатые, между зубцами ставились заборола, то есть деревянные ставни. Вероятно, белокаменный Кремль имел 8 или 9 башен и 5 из них были проездные. Причём три проездные башни вели в сторону Красной площади.
Территория Кремля была ещё увеличена за счёт напольной части холма и особенно — за счёт подола, так как южная часть стены была спущена с бровки холма к его основанию вдоль Москвы-реки.
Князь Дмитрий присоединил к Москве целый ряд княжеств, а в отношениях с Золотой Ордой перешёл к открытой борьбе за освобождение от ига — прекратил выплату дани Орде. В ответ хан Мамай двинулся большим походом на Русь.
Восьмого сентября 1380 года, на Куликовом поле, у впадения в Дон реки Непрядвы, в ожесточённой битве сошлись русские дружины и полки хана Мамая. Татары были полностью разбиты. Московский князь Дмитрий, под знамёна которого встала почти вся Северо-Восточная Русь, за эту победу получил почётное прозвище «Донской» и вошёл в историю как один из величайших полководцев Древней Руси. Победа на Куликовом поле вернула русскому народу веру в свои силы, вызвала подъём национального самосознания и культуры. Значительно выросла территория Московского княжества, увеличилось население его столицы, а в кремлёвскую сокровищницу стали поступать ценности из казны удельных князей, переходивших на службу к великому московскому князю.
Через два года, после очередного нашествия татар на Москву в 1382 году, выплату дани пришлось возобновить, но уже в меньших размерах, а рост могущества Москвы нашёл своё отражение в духовной грамоте Дмитрия Донского, где он впервые передавал свой титул великого князя по наследству.
Москва стала постепенно осознаваться как преемница древних центров земли Русской — Киева и Владимира, и к началу XV века в Кремле были возведены все архитектурные комплексы, характерные для столичного города.
К западу от Соборной площади, культового центра Кремля, располагался двор (усадьба) великих московских князей. Он включал деревянные терема и палаты, белокаменный Благовещенский собор конца XIV века — домовый великокняжеский храм, церковь Рождества Богоматери 1393–1394 годов, возведённую великой княгиней Евдокией, вдовой Дмитрия Донского, различные хозяйственные строения и службы. Здесь же располагался Спасо-Преображенский собор, построенный ещё Иваном Калитой. За Успенским собором отстраивался двор русских митрополитов, которые со времён митрополита Петра постоянно жили в Москве. В восточной части Кремля митрополит Алексей основал Чудов монастырь, где в 1365 году построили каменную церковь Чуда Архангела Михаила. За ним, ближе к главным Фроловским (с XVII века Спасским) воротам Кремля, в 1407 году великая княгиня Евдокия основала женский Вознесенский монастырь, главный собор которого до начала XVIII века служил усыпальницей великих княгинь и цариц. Между церковью Иоанна Лествичника и зданиями Чудова монастыря стала складываться ещё одна площадь Кремля — Ивановская. Появилась в Кремле и резиденция подмосковного Троицкого монастыря (ныне знаменитой Троице-Сергиевой лавры), игумен которого Сергий Радонежский сыграл выдающуюся роль в духовном возрождении Руси. Всю северо-восточную часть крепости занимали усадьбы приближённых великого князя, служилых людей и богатых купцов. Кремль становился всё богаче каменными зданиями, что подчёркивало его значение и выделяло из общегородской деревянной застройки Москвы.
В 1404 году в Кремле, на особой башне, или часозвоне, афонский монах серб Лазарь поставил часы, о чём летописец не без удивления записал: «…не бо человек ударяше, но человековидно, самозвонно и самодвижно, страннолепно, некако сотворено есть человеческою хитростью, преизмечтанно и преухищрено»… Это были первые на Руси городские часы, появившиеся в Москве раньше часов новгородской часозвони.
Следующий этап развития Кремля был связан с событиями особой исторической важности. Рубежной датой в истории страны стал 1480 год, когда татары попытались последний раз силой заставить русских выплачивать дань. Хан Ахмат подошёл к берегам Угры, где его ожидало войско великого князя московского Ивана III. Не решившись дать генеральное сражение, хан бежал, а Иван III с бескровной победой вернулся в Москву. Так закончилось монголо-татарское иго, которое двести сорок лет сковывало русские земли.
К этому времени в основном завершился и многотрудный процесс объединения русских княжеств в единое государство.
В 1453 году под натиском турок пал Константинополь — столица Византии. Древний центр православного мира прекратил своё существование. В сознании русских людей роль нового центра православия взяла на себя Москва. В 1472 году великий князь московский Иван III вступил в брак с племянницей последнего византийского императора Софьей Палеолог. В глазах европейских правителей он предстал преемником власти византийских императоров и римских кесарей. Древний герб Византии — двуглавый орёл — стал гербом Российского государства.