König Wilhelm I. von Württemberg ließ von 1824-1829 auf dem Kahlenstein in idyllischer Landschaft über dem Neckar das Landschloss Rosenstein errichten. Von hier hat man einen weiten Blick auf den Württemberg, den Sitz der ehemaligen württembergischen Stammburg und heute Standort der Grabkapelle der ersten Frau Wilhelms I. ; Katharina, und ins Neckartal. Im Gegensatz zur Innenstadtlage gab es hier, wie auch für die benachbarte Wilhelma, noch ausreichend Raum für ein neues Schlossprojekt.
Zunächst hatte man, noch unter König Friedrich von Württemberg, die Platanenallee aus dem Stuttgarter Schlossgarten im Jahr 1810 bis zu dieser Anhöhe verlängert.
Nach zahlreichen Entwürfen für das Landschloss wurde schließlich der Entwurf des Hofbaumeisters Giovanni Salucci umgesetzt: Schloß Rosenstein präsentiert sich als eingeschossiger klassizistischer Rechteckbau, der sich um zwei Lichthöfe gruppiert. Drei Säulenportiken bestimmen die Fassade, in deren Giebelfeldern befinden sich Reliefs mit Götterdarstellungen. Vor dem Eingangsbereich liegen ein Teich und eine Kopie von Danneckers Nymphengruppe.
Im Mittelbau befand sich der Festsaal, dessen Fries im Inneren die Beschäftigung der Landbevölkerung in den Jahreszeiten zeigte. Im westlichen Flügel des Schlosses wohnten die Prinzessinnen, im Ostflügel das Königspaar. Kronprinz Karl wohnte im Mezzaningeschoss über dem Festsaal. Im Mai 1830 weihte man das mit französischen Möbeln ausgestattete Schloss feierlich ein. Der König trug für Schloss Rosenstein ein bedeutende Gemäldesammlung zusammen. Meist wurden die Räumlichkeiten für Tagesausflüge und Feierlichkeiten genutzt.
Von jedem Raum aus hatte man Zugang zur Terrasse und von dort in den zeitgleich mit dem Schloss angelegten Landschaftspark. Die dieser englische Garten wurde nach Entwürfen von John Papworth und Johann Wilhelm Bosch angelegt. Zum Park gehörte auch ein landwirtschaftlicher Musterbetrieb mit Viehzucht und Meierei. Auch heute noch genießen die Stuttgarter Bürgerinnen und Bürger und ihre Gäste, trotz der Reduzierung des Parkgeländes durch Verkehr und Kleinindustrie, einen klassischen englischen Landschaftsgarten, der den Eindruck von Weite, ungekünstelter Natur und interessante Blickbeziehungen in die Landschaft vermittelt. Die ausgesuchte und zum Teil exotische Baumbepflanzung, Wiesenflächen, Hügel und Seen bestimmen das Bild des Rosensteinparks.
König Wilhelm starb 1864 auf Schloss Rosenstein. Sein Sohn Karl ließ an der Südostseite des Landhauses einen geometrischen Garten mit Laubengängen anlegen, der 1977 als Rosengarten wiederhergestellt wurde. König Karl ließ die Gemäldesammlung 1877 für die Öffentlichkeit zugänglich machen. Nach dem Ersten Weltkrieg wurde das gesamte Schlossinventar versteigert. Während des Zweiten Weltkriegs 1944 brannte Schloss Rosenstein aus. Es wurde im Inneren modern wiederaufgebaut und dient heute dem Staatlichen Museum für Naturkunde.