К северу от Софийской звонницы, в кремлевской стене, в одном из наиболее низких мест, расположены Тайничные водяные ворота. Это загадочный и малоизученный участок древней крепости. Необычная кладка из известнякового камня над воротами с внешней стороны Кремля вызывала и вызывает предположения о более раннем, чем конец XV века, строительстве этого участка. А.В. Воробьев и С. Н. Орлов высказали мнение, а вслед за ними то же повторили и другие авторы, что на этом существовала еще одна, тринадцатая, башня-раскат. Н.Н. Кузьимна и Л.А. Филиппова с этим мнением не согласны. Судя по письменным источникам, ни в XVI веке, ни в XVII веке башни на этом месте не существовало, везде указаны водяные ворота. Скорее всего ее не было и при строительстве Кремля в конце XV века. При археологических раскопках, проведенных в 1995 году. С.В. Трояновским, никаких остатков башни также не обнаружено.
Тайничные Ворота представляют собой сквозной арочный проем шириной 430 см, с двумя выступами по бокам проезда. Кладка над воротами со стороны реки из серого и бурого известнякового камня. По бокам на фасаде она ограничена ровной линией. Как показали исследования 1994 года, проезжая часть ворот, перекрытая арками и сводом, поздняя, конца XIX начала XX веков Над воротами в стене имеется просторная сводчатая камера, 7х3 м, которая обнажилась после падения западной части стены еще в 1911 году, но потом была заложена. А во время исследований в 1994 году между воротами и звонницей обнаружена и раскрыта от завалов еще одна сводчатая камера, 3,6 х 4 м.
Сопоставление строительных материалов и техники кладки показывает, что обе камеры и древняя часть звонницы 1439 года относятся к одному строительному периоду. Это дает возможность предположить более раннее сооружение части крепостной стены с воротами, чем конец XV века.
В настоящее время в обеих камерах нет ни оконных, ни дверных проемов, хотя они существовали в середине XVIII века. Их видел и В.С. Передольский в конце XIX века, т. е. перед обрушением западной части стены. Для чего служили эти камеры неизвестно. А. Л. Монгайт, который знал о существовании только верхней камеры, предполагал, что именно в ней сидел в заточении в 1551 году шурин крымского хана. Впрочем, камеры могли служить караульными помещениями для стрельцов. Но не исключено, что в нижней камере первоначально находился тайничный колодец.
Известно, что в 1638 году около водяных ворот и тайника была сооружена деревянная крепость с двумя четырехугольными башнями на углах. В 1660 году городок был срублен заново “по старому окладу”, вокруг колодца, который был покрыт “тесом с подтески палаткою и около колодеся перила”. Может быть, именно тогда, после сооружения колодца в деревянной крепости, колодец внутри каменного тайника перестал существовать. Насколько важны были эти тайничные ворота для Детинца, говорит тот факт, что в XVII веке в башнях Тайничного городка стоял караул из пяти человек.
Прежде через водяные ворота совершался крестный ход к воде Волхова для освящения воды Иордань.
