Средняя Арсенальная башня в старину была связана внутристенными проходами с Угловой Арсенальной и Троицкой башнями. Первый ход размуровал в 1934 году И. Я. Стеллецкий. Как оказалось, при строительстве Арсенала, здание которого примыкает к кремлевской стене, древний ход был уничтожен, взамен
Боковой разрез Троицкой башни
году после ливня в размытой мостовой у подножия башни открылись четыре подземные палаты. В-третьих, год спустя в воротах башни провалом была обнаружена «жилая комната». В самой стене виднелись очертания каких-то громадных арок. Исследование стены и Троицкой башни, полагал Щербатов, обязательно даст любопытные находки.
Щербатов задумал проникнуть в подземные палаты, открытые в 1852 году, устроив новую подземную галерею (вход в эти палаты был неизвестен). У подножия Троицкой башни со стороны Александровского сада рабочие пробили галерею, которая «шла в прямом направлении 3–4 сажени с уклоном вниз, затем галерея была направлена под прямым углом влево и шла под проездом через Троицкие ворота в Кремль. Долго пробивали каменную кладку выступа башни. По мере продвижения ставились деревянные столбы, на них укладывались доски для устранения обвалов сверху».
Работа эта заняла целый месяц, и недоброжелатели Щербатова ехидно называли ее «битьем лбом в стенку». Однако надежды археолога оправдались: галерея привела в тайную палату с белокаменными сводами, ширина и длина которой равнялись 4,6 метра, а высота достигала 5 метров! В полу ее виднелся люк, заложенный плитой, через него попадали в нижнюю палату, таких же размеров, как и верхняя, но меньшей высоты (2,9 метра). Верхняя палата соединялась сводчатым коридором (высота его — 2,3 метра, ширина — 0, 8 метра, длина — 6,5 метра) с аналогичным помещением. Под ним также была найдена палата. Из второй верхней палаты в правой ее стене начинался длинный. узкий и низкий тоннель. «На расстоянии около 2 аршин он идет прямо в направлении проезда ворот под башню, а затем поворачивает направо, поднимаясь постепенно кверху. Идти по этому тоннелю можно только сильно согнувшись…Выход в кремлевской стене прямо над тротуаром, в 4-х аршинах от выступа Троицкой башни, направо от въезда через нее устроили новый проход, по высоте ниже первого.» Другой внутристенный ход был открыт в июне 1974 года, когда при реставрации кремлевской стены со стороны Александровского сада в ней, рядом со Средней Арсенальной башней, была найдена входная арка. А что скрывалось за ней, узнаем из отчета археологов: «При дальнейшей расчистке открылся внутристенный проход, ведущий на верхнюю площадку кремлевской стены. Первоначально ход идет прямо, затем поворачивает в сторону Троицкой башни. Арочный проем наиболее древний, стены его выложены из кирпича размерами 3х7х13 сантиметров; 30х18х8 сантиметров (конец XVI — начало XVII века). От основания стены вверх вели одиннадцать белокаменных ступеней. […] Вторая часть хода имеет тринадцать ступеней. Кирпич размерами 13х7х9 сантиметров имеет клеймо «МФ» (XIX век). В верхней части ход заложен. Он предназначался, видимо, для прохода в нижнее помещение башни, а в более ранний период — к реке Неглинной в случае осады крепости. При строительстве Арсенала ход был перестроен и отремонтирован».