Die Geschichte der Stiftskirche mitten im Herzen Stuttgarts beginnt mit einer einfachen, einschiffigen Saalkirche aus dem frühen Mittelalter. Aktuelle Funde im Altarbereich und im Schiff deuten auf eine frühromanische Kirche mit halbrunder Apsis aus dem 10. oder 11. Jahrhundert hin. Diese erste Kirche liegt mitten im Grundriss der heutigen Stiftskirche, wie Jahresringe legen sich die baulichen Zeugnisse folgender Jahrhunderte um den ältesten Kern. Vermutlich wurde im Zusammenhang mit dem benachbarten Schloss aus der Dorfkirche des „thier- und stuotgarten“ eine herrschaftliche dreischiffige Kirche. In der Frühgotik erhält die Kirche „Zum Heiligen Kreuz“ den Namen Stiftskirche. Ein großer Chor, der heute wieder in den ursprünglichen Formen sichtbar ist, wird errichtet, als Kirchenschiff dient die spätromanische Basilika.

1534 kehrt Herzog Ulrich nach der Schlacht bei Lauffen zurück und führt die Reformation ein. Gottesdienst und Geistlichkeit werden neu geordnet. Zu Reformatoren berief Herzog Ulrich Ambrosius Blarer und Erhard Schnepf. Es heißt, daß sich Herzog Ulrich in seinem Wesen gewandelt hatte.

Am 16. Mai 1534 hält Konrad Oettinger aus Marburg die erste öffentliche evangelische Predigt im Herzogtum Württemberg auf der Kanzel der Stiftskirche.

Unter Chor und Sakristei befinden sich zwei räumlich getrennte Grabkammern. Insgesamt befinden sich hier 66 Särge und weitere 40 Tote in einem Sammelbehältnis.
Schon seit Graf Eberhard dem Erlauchten werden die württembergischen Grafen in der Stiftskirche bestattet. Die ältere Grabkammer liegt unter der Sakristei; hierher werden im Jahr 1321 die Gebeine der württembergischen Ahnen aus Beutelsbach überführt.

Nach dem Tod Herzog Friedrichs 1608 wird unter dem Chor ein neues Grabgewölbe errichtet, in dem die Gebeine der bisher bestatteten Toten in ein besonderes Behältnis geborgen werden.

1683 wird die Gruft unter der Sakristei erweitert und mit der Chorgruft verbunden.

Auch Königin Katharina, russische Großfürstin, Frau König Wilhelms des I. und zugleich seine Cousine, 1819 gestorben, ruhte 5 Jahre in der Gruft, bis sie in die Grabkapelle auf dem Rotenberg überführt wird.

Weitere Grablegen des Hauses Württemberg:

* in der Stiftskirche in Tübingen: Eberhard im Bart (+ 1496), Herzog Ulrich (+ 1550), Herzog Christoph (+ 1568)
* in der Gruft des Alten Schlosses: König Karl und Königin Olga, Herzogin Wera
* auf dem alten Friedhof in Ludwigsburg König Wilhelm II. (+ 1921) in einem schlichten Grab