Schloss Leonberg geht auf eine um 1248/49 durch Graf Ulrich I. von Württemberg (1226–1265) errichtete Burg zurück, die damit zu den ältesten württembergischen Sitzen zählte. Diese Anlage wurde unter Herzog Christoph (1515–1568) zwischen 1560 und 1570 zur Sicherung des neu erstarkten Herzogtums Württemberg zum Schloss umgebaut.
Berühmtheit erlangte das Schloss 1609 mit dem Einzug der Herzogswitwe Sibylla von Württemberg, geborene Anhalt-Zerbst-Bernburg (1564–1614). Sie verwendete ihr ansehnliches Erbe, um das Schloss vom renommierten Renaissance-Baumeister Heinrich Schickhardt (1558–1635) ausgestalten zu lassen. Unterhalb des Baus ließ sie von Schickhardt einen terrassierten Lustgarten anlegen, der heute der einzige erhaltene Renaissancegarten in Baden-Württemberg ist. Während das Gebäude heute als Finanzamt genutzt wird, steht der Pomeranzengarten den Besuchern zum Lustwandeln offen.