Die erste befestigte Ortschaft als Vorläufer der heutigen Stadt könnte in den 1240er-Jahren entstanden sein, als der Wladimirer Großfürst Jaroslaw II. Wsewolodowitsch die Gegend von der Goldenen Horde, welche damals die meisten russischen Fürstentümer infolge der Mongolischen Invasion der Rus kontrollierte, zugeteilt bekam. Am hohen und von Wäldern umgebenen linken Ufer der Wolga könnte damals die erste hölzerne Festung, ein Vorläufer des späteren (heute nicht mehr erhaltenen) Kremls von Kostroma, entstanden sein. Zudem ließ Jaroslaw dort das erste bekannte Kirchengebäude Kostromas, die Holzkirche Theodor Stratelates, bauen. Nach Jaroslaws Tod 1246 erhielt sein Sohn Wassili Jaroslawitsch die Oberhand über Kostroma. Während seiner Herrschaft, die 30 Jahre andauerte, war Kostroma zeitweise ein eigenständiges Fürstentum, ging jedoch nach seinem Tod wieder an Wladimir.