Den Glasgow-födde försvararen, 21, var med Celtic utveckling trupp innan spendera en säsong på lån på Dumbarton.
Han gick vidare till Alloa i maj 2016, hjälpa dem att nå skotska League Cup kvartsfinalen förra säsongen.
"Tydligen är det ett stort steg upp men jag känner att jag är mer än kapabel att göra steget upp", säger Waters, som har undertecknat ett tvåårigt kontrakt.
"Jag spelade en hel del spel förra säsongen och att spela med senior proffs hjälpte mig mycket, jag fick mitt självförtroende tillbaka.
"Jag vill spela fler spel här och det faktum att ledningen här är villiga att spela yngre spelare är vad jag letar efter i detta skede av min utveckling.
"Fansen kan förvänta sig mycket energi från mig och någon som kommer att ge sitt allt och kämpa för varje boll. Det är mitt spel - upp och ner på raden hela spelet."
Vatten förenas med den andra försvararen Daniel Higgins och mittfältare Alan Power som nyanlända till Rugby Park.
Kilmarnock börjar sin League Cup kampanj bort till Ayr United fredagen den 14 juli, och öppna sin skotska Premiership kampanj hemma till St Johnstone den 5 augusti.
Hitta alla de senaste fotbollsöverföringarna på vår dedikerade sida.
Kilmarnock har stärkt sin trupp med undertecknandet av Calum Waters från League One Alloa.