Het complex werd vermoedelijk als kasteel gebouwd in de 12e eeuw en werd voor het eerst vermeld als een adellijke kasteelzetel in 1222, samen met de Heuchlinger Molen. De eerste heren van het kasteel waren de heren van Huchelheim. Later werd het kasteel verdeeld onder verschillende eigenaren, waaronder het keizerlijke klooster van Ellwangen in het begin en, rond 1290, de heren van Goltstein, wiens aandelen in de 14e eeuw overgingen naar de Greck von Kochendorf. In 1449 werd het kasteel in brand gestoken door burgers van Wimpfen in de zogenaamde "Stadsoorlog". In 1484 verwierf de Duitse Orde het baljuwschap van zes omliggende dorpen en iets later ook delen van het kasteel, dat door de Orde werd gerenoveerd en de zetel werd van een kantoor van de Duitse Orde dat verantwoordelijk was voor de omliggende dorpen. Tijdens de Boerenoorlog in 1525 werd kasteel Heuchlingen opnieuw verwoest. Onder de grootmeester van de Duitse Orde Walther von Cronberg werd het vanaf 1530 herbouwd in renaissancestijl. Net als elders werd het bouwwerk uitgevoerd door onderdanen die dwangarbeid verrichtten. Het kasteel kreeg zijn huidige barokke uiterlijk door verschillende verbouwingen aan het einde van de 18e eeuw onder de Meester van de Duitse Orde Karl Alexander von Lothringen, wiens wapenschild op de kasteelmuur staat, en de bouwmeesters Georg Philipp Wenger (1701-1763) en Johann Hornstein (1740-1818). De oudste gegevens over de structurele vorm van het complex, dat op dat moment zo bouwvallig was dat Wengers eerste plannen praktisch een compleet nieuw gebouw voorstelden, komen uit Wengers overzicht van gebouwen, dat rond 1750 werd gemaakt. Wenger diende verschillende wijzigingen in het plan in, maar in 1761 was de bouw nog niet begonnen, zodat de planning en uitvoering van het huidige complex in wezen kan worden teruggevoerd op Wengers medewerker Hornstein. Na de ontbinding van de Duitse Orde kwam het landgoed als staatsdomein in handen van het Koninkrijk Württemberg, dat het complex onder andere gebruikte als camerakantoor en kazerne. Sinds ongeveer 1900 werd het terrein als landbouwbedrijf verhuurd aan Südzucker AG of zijn voorganger; tot 1994 stonden er werknemerswoningen; sinds 2002 worden enkele gerenoveerde delen van de woongebouwen onderverhuurd als kantoren en appartementen. In 1954 werd een deel van het domein (20 ha) toegewezen aan het State Teaching and Research Institute for Viticulture and Fruit Growing in Weinsberg, dat er een fruitteelt proeflandgoed opzette, nu 34 ha groot. De faciliteit is normaal gesproken niet toegankelijk en kan alleen af en toe worden bezocht bij speciale gelegenheden zoals de Open Monumentendag