Die Schlosskirche wurde 1558–62 als Teil der neuen Hofflügel des Alten Schlosses Stuttgart mit Arkaden im Stil der Renaissance erbaut. Sie ist als Querkirche errichtet, mit ebenerdigem Gemeindezugang im Arkadenhof und Zugang von den herzoglichen Gemächern auf der Umlauf-Empore. Altar und Kanzel sollten im Sinne protestantischen Verständnisses von allen Plätzen gut einsehbar sein und wurden daher zentral als gleichwertige Prinzipalien angelegt. Zunächst besaß die Schlosskirche ein schlichtes Tonnengewölbe ohne Rippen und ohne Maßwerk in den Fenstern: Diese schmückenden Details wurden erst um 1580 ergänzt. 1806 wurde die Schlosskirche neugotisch umgestaltet und eine Gruft angelegt, in der König Karl, Königin Olga, Herzog Wilhelm Eugen, Herzogin Wera und Carl Eugen beigesetzt sind. Die Kirche diente ab 1812 zeitweise auch als Bibliothek und später als Hofapotheke. 1865 wurde die Schlosskirche innen renoviert und nach neugotischem Stil umgestaltet sowie mit einer neuen Orgel von Eberhard Friedrich Walcker wieder eingeweiht. Die aktuelle Orgel (Stuttgarter Orgelbauer Diethelm Berner, 1980) soll durch eine neue Orgel ersetzt werden, die weitgehend an die Walcker-Orgel angelehnt sein wird.