Im Zentrum der Stuttgarter Innenstadt liegt das älteste Schloss der Stadt. Es hat, trotz häufiger Zerstörungen und Umbauten in den tausend Jahren seiner Geschichte, den mittelalterlichen Charakter bewahrt. Noch heute bemerken Besucherinnen und Besucher einen Höhenunterschied zwischen dem Innenhof und den das Schloss umgebenden Plätzen: Diese künstliche Aufschüttung ist Zeugnis der frühesten, einfach gestalteten Burg, für die um 941 ein Hügel geschaffen wurde. Er füllte sich wegen des feuchten Untergrunds mit Wasser. Diese Wasserburg schützte einen Stutengarten zur Pferdezucht und wurde von Herzog Luitolf von Schwaben, einem Sohn König Ottos I., gegründet.
Im 13. Jahrhundert ging die Burg, nach mehreren Besitzerwechseln, an die Grafen von Württemberg über. Diese entschlossen sich, nachdem ihre Stammburg auf dem Württemberg 1311 zerstört worden war, zur Übersiedelung nach Stuttgart. In der Folge wurde Stuttgart für sechshundert Jahre Residenz der Württemberger. Das Schloss als Mittelpunkt des Herzogtums erfuhr nun zahlreiche Erweiterungen und Anbauten. Zunächst errichtete man den mächtigen Dürnitzbau mit gräflichen Wohnungen in den Obergeschossen und der großen zweischiffigen Dürnitz im Erdgeschoss, die als Versammlungs- und Speisesaal der Grafen diente.
Unter den Herrschern Graf Eberhard im Bart, dem ersten württembergischen Herzog, und Herzog Ulrich von Württemberg stagnierten die Bautätigkeiten am Alten Schloss, da sie andere Bauaufgaben wichtiger fanden. Erst Herzog Christoph strebte ab 1533 eine Veränderung der wehrhaften Burg zum repräsentativen Schloss an: Ein Rittersaal in der Dürnitz wurde ebenso erbaut wie die Reitrampe, die an der Hoffront hinaufführte. Der Archivanbau mit Terrasse wurde errichtet und mit der Vierflügelanlage der spektakuläre Arkadenhof geschaffen. Er war 1562 vollendet und gehört zu den merkwürdigsten und originellsten Zeugnissen deutscher Renaissancearchitektur. Die Arkaden dienten der Erschließung der dahinterliegenden Wohnräume und dem festlichen höfischen Zeremoniell. Aus statischen Gründen wurde die Ergänzung durch mächtige Rundtürme am Dürnitzbau notwendig.
Die kleine spätgotische Schlosskapelle wurde unter Herzog Christoph 1557 abgerissen. Baumeister Aberlin Tretsch begann den Neubau ab 1558. Zu diesem Zeitpunkt gab es noch keine allgemein gültige Lösung für den protestantischen Kirchenbau. Vorbild war jedoch die Schlosskirche in Neuburg an der Donau, denn es gab zu religiösen Fragen einen intensiven Gedankenaustausch zwischen dem Neuburger und dem Stuttgarter Hof.
1572 ließ Herzog Ludwig das wappengeschmückte Netzgewölbe einziehen und die Fenster mit Maßwerk versehen. Sie ist heute der einzige erhaltene historische Raum des Alten Schlosses.
In der Gruft unter der Schlosskirche sind Königin Olga und König Karl, ihrer Nichte Wera, deren Gemahl Herzog Wilhelm Eugen und ihr Sohn Carl Eugen, bestattet.