Ältester Teil der Kirche sind die unteren Geschosse der beiden Westtürme, die auf eine ab 1240 errichtete Basilika zurückgehen. 1323–47 erfolgte ein Chorneubau im Zusammenhang mit der Verlegung Chorherrenstifts Beutelsbach nach Stuttgart. Im 1. Drittel des 15. Jh. wurde der Südturm um zwei Geschosse erhöht, danach erfolgte ein spätgotischer Neubau des Langhauses als Stufenhalle unter Hänslin Jörg und dessen Sohn Aberlin Jörg; das Gewölbe wurde nach 1473 eingezogen. Unter Leitung von Aberlin Jörg ist schließlich 1481 die Sakristei im Norden des Chores aufgestockt und mit einem polygonalen Schluss versehen worden. Der Westturm ist 1495 vollendet worden und 1512 erfolgte der Anbau der Grabkapelle für den Rechtsgelehrten Ludwig Vergenhans († 1512). Die Empore ist 1534 eingebaut worden und zu Beginn des 19. Jh. musste das schadhafte Chorgewölbe zugunsten eines hölzernen Gewölbes entfernt werden. Die Kirche wurde 1944 fast vollständig zerstört und bis 1953/58 in zum Teil neunen Formen wiederaufgebaut.

Das Kircheninnere wird von den Veränderungen nach 1945 geprägt, als man den Chor in historischen Formen mit alten Ausstattungsstücken rekonstruierte und das Kirchenschiff getrennt vom Sanktuarium als Saal auf die Kanzel ausrichtete und auch den romanischen Südturm in diesen einbezog. Im Chor sind die Steinreliefs der sog. Goldenen Kanzel bemerkenswert, die 1977 zu einer neuen Kanzel zusammengefügt wurden. Hervorzuheben sind weiterhin die 11 Grafenstandbilder der Spätrenaissance und weitere Grabdenkmäler des frühen 16. Jh. Die farbigen Glasfenster im Chor wurden 1953/54 geschaffen. In der Taufkapelle befinden sich mehrere spätgotische Skulpturen aus den Jahrzehnten um 1500. Neben zahlreichen weiteren Grabdenkmälern des 15. und 16. Jh. im Kirchenschiff ist ganz besonders auf die Doppeltumba Ulrichs I. und seiner Gemahlin Agnes von Liegnitz aus der Zeit kurz nach 1265 aufmerksam zu machen. Die Orgel in modernem Prospekt schuf die Leonberger Firma Mühleisen.

Quellenangaben: Dehio Baden-Württemberg I, 1993, S. 740–742; http://de.wikipedia.org/wiki/Stiftskirche_(Stuttgart)