Архитектурный ансамбль состоит из трёх разных зданий: колокольни Ивана Великого, Успенской звонницы, Филаретовой пристройки.

Колокольня Ивана Великого построена в 1505—08 годах, два нижних и часть третьего яруса, высотой около 60 метров, архитектор Бон Фрязин. В нижнем ярусе был размещен храм преподобного Иоанна Лествичника (от храма получила название и колокольня). Построена вместо разобранной колокольни с одноименным храмом в ней 1329 года. Колокольня надстроена в 1600 году по велению царя Бориса Годунова и завершена позолоченным куполом. Об этом свидетельствует надпись золотыми буквами по синему фону у основания главы: «Изволением Святыя Троицы, повелением Великого Государя, Царя и Великого Князя Бориса Феодоровича, всея Руси самодержца и сына его благоверного Великого Государя Царевича и Великого Князя Феодора Борисовича храм совершен и позлащен во второе лето Государства их 108 года», то есть в 7108 году от сотворения мира, или в 1600 году. Предположительно что достройку осуществлял зодчий Ф. С. Конь. Высота — 81 метров (в XVII—XIX веках — самое высокое здание в Москве). Долгое время действовал царский указ, запрещавший строительство в России зданий выше этой колокольни. Построена из кирпича и белого камня. Толщина стен 1-го яруса около 5 метров, 2-го -2,5 метров. Состоит из трех удлиненных и суживающихся кверху восьмигранных столпов. Каждый из них завершается открытыми арочными проемами - звонами. К верху колокольни ведут 429 ступеней. Пояс килевидных кокошников у основания барабана купола соединяет восьмигранник третьего яруса и цилиндр барабана купола. Храм был приписан к кремлевскому Успенскому собору. Его интерьер отличает наличие полукруглых ниш для размещения алтаря, дьяконника и жертвенника. Сходные ниши — на южных и северных гранях. Реставрацией раскрыт первоначальный («в елочку») пол. Возобновлен после наполеоновского нашествия 1812 года проф. Мудровым и освящен в 1822 году. Обустроен в 1874 году московскими хоругвеносцами.

В 1532—52 годах с северной стороны пристроена (архитектор обрусевший итальянец Петрок Малый и др.) 5-ярусная кубическая Успенская (Петроковская) звонница для больших колоколов. Есть мнение, что это был Воскресенский храм, переделанный во второй половине XVII века в каменную звонницу псковского типа. Во втором ярусе помещалась часть Патриаршей ризницы. В 1624 году к ее северной стороне, по благословению Патриарха Филарета, пристроена новая колокольня с шатровым восьмигранным верхом с башенками по углам (Филаретова звонница, мастер Б.Огурцов).

В 1812 году Успенская звонница и Филаретова пристройка взорваны наполеоновскими войсками (столп Ивана Великого устоял). Восстановлены с введением ряда классицистических деталей в 1814—15 годах (архитекторы И.В. Еготов, Л.Руска, И.Жилярди; Успенская звонница на фундаменте старой, Петроковской, Филаретова — только вертикальная часть). На третьем ярусе Успенской звонницы, до ее разрушения в 1812 году, размещался храм Рождества Христова. В 1817 году на его место был переведен храм святителя Николая Чудотворца Гостунского, который ранее находился отдельно, близ Ивановской колокольни (построен в 1506 году, разобран в 1817 году). Туда же перенесли часть мощей и чудотворную икону святителя Николая Чудотворца, перед которой молился, отправляясь в походы, Петр I. Храм отличался богатым оформлением окон и порталов, его высота увеличена за счет четвертого (чердачного) яруса. Интерьер в стиле ампир. Купольный свод невысокий. Открытое крыльцо с гульбищем со стороны западного фасада звонницы пристроено в 1849—52 годах (проект архитектора К.А.Тона).

Колокольня Ивана Великого служила Успенскому, Архангельскому и Благовещенскому соборам, не имеющим своих звонниц. По большим праздникам с нее начинался колокольный благовест во всех московских храмах. На ней — 18 колоколов (до 1917 — 36). Самый большой — Успенский — весит 4 тыс. пудов (отлит в XIX веке мастерами Завьяловым и Русиновым). На звоннице — 3 колокола.

Во время артиллерийского обстрела в октябре 1917 года были повреждены восточные и юго-восточные стороны колокольни, значительным повреждениям подвергся храм Николая Чудотворца Гостунского. В 1918 году закрыты. Помещение храма преподобного Иоанна Лествичника было занято под хозяйственные нужды. Реставрировались в середине 1950-х гдов и в конце 1970-х годов. В начале 1990-х годов переданы РПЦ.

Сохранившиеся после 1917 года колокола впервые после многолетнего молчания зазвонили на Пасху 1992 году. С восточной стороны от колокольни установлен знаменитый Царь-колокол. Главный престол — преподобного Иоанна Лествичника (в нижнем ярусе колокольни Ивана Великого), придел — свтителя Николая Чудотворца Гостунского (в Успенской звоннице).

В настоящее время колокольня используется по прямому назначению в дни больших церковных праздников, когда совершаются богослужения в кремлевских соборах, и по особым случаям. Храм в честь преподобного Иоанна Лествичника не действует, в здании располагается музей, посвященный истории архитектурного ансамбля Московского Кремля.