Bilder fra seremonien, da Kim gikk på toget, tyder på at han har med seg ledere fra landets våpenindustri samt diplomater og militære ledere, skriver Reuters.
Ifølge lokale sikkerhetsmyndigheter skal toget ha ankommet Russland klokken 08.30 lokal tid. Dette melder det russiske statlige nyhetsbyrået Ria Novosti natt til tirsdag.
Kreml bekreftet også mandag at Kim vil avlegge statsbesøk i løpet av de neste dagene etter å ha blitt invitert av den russiske presidenten.
Møtet kom trolig i stand fordi den stadig mer isolerte russiske presidenten leter etter våpen og ammunisjon som han kan bruke i krigen i Ukraina, sier amerikanske myndigheter.
Jo Chun Ryong, leder av Nord-Koreas ammunisjonsindustridepartement, vil være en del av Kims delegasjon.
– Tilstedeværelsen av Jo Chun Ryong indikerer at Nord-Korea og Russland vil bli enige om en slags avtale om kjøp av ammunisjon, sa Nord-Korea-ekspert Michael Madden ved American Stimson Center til Reuters.
De to lederne forventes å diskutere muligheten for at Nord-Korea kan forsyne Russland med flere våpen som skal brukes i krigen i Ukraina, sa ikke navngitte kilder til New York Times for noen dager siden.
USA varslet mandag at det kan komme nye sanksjoner mot begge land dersom våpenavtaler inngås. En talsmann for det amerikanske utenriksdepartementet sa at enhver overføring av våpen bryter med en rekke sikkerhetsrådsresolusjoner, skriver NTB.
Ifølge amerikanske kilder ønsker Putin at Kim skal sende artillerigranater og panservernraketter til Russland. Til gjengjeld får Nord-Korea tilgang til avansert teknologi for satellitter og atomubåter.
Både Nord-Korea og Russland har avvist anklagene fra USA om at de planlegger våpenavtaler.
Putins talsmann, Dmitrij Peskov, sier i en videomelding at besøket vil være et fullskala besøk for å bygge relasjoner mellom to naboland.
– Vi vil fortsette å styrke vennskapet vårt, sier Peskov.
Dette blir Kims første kjente reise utenfor Nord-Korea på nesten fire år. Forrige tur var i 2019. Da møtte han Putin i Vladivostok etter at forhandlingene med daværende USAs president Donald Trump brøt sammen.