Schloss Heidelberg entstand in einer Bauzeit von über dreihundert Jahren. Seine Bauten folgen nicht einem einheitlichem Stil. Noch heute finden sich in dem Komplex architektonische Zeugnisse vor allem der Gotik und der Renaissance. Der Dreißigjährige Krieg beendete die Blütezeit des Schlosses, Wiederaufbauversuche scheiterten an neuen Verheerungen.
Gotik
Die Gebäude aus der ersten Bauphase des Schlosses sind überwiegend schlicht und fast schmucklos. Am Ruprechtsbau, von Ruprecht III., dem späteren deutschen König ab 1400 erbaut, begnügt sich der plastische Schmuck mit zwei Steintafeln und einem Schlussstein mit einer meisterhaften gotischen Plastik.
Der Bibliotheksbau und der Frauenzimmerbau, der den Königssaal beherbergt, vervollständigen das gotische Ensemble.
Renaissance
Während der Renaissance gelangte das Heidelberger Schloss zu seiner größten Blüte. In der Auseinandersetzung mit der Antike zeichnete sich ein allmählicher Übergang von mittelalterlichen zu neuzeitlichen Denk- und Darstellungsformen ab.
Der Gläserne Saalbau (1549) markiert den Übergang von der Gotik zur Renaissance: Arkadengänge, Treppenturm und Volutengiebel weisen auf den gewandelten Architekturgeschmack der Zeit hin. Im Inneren war er glänzend ausgestattet, u.a.baute man einen reich mit Spiegeln dekorierten Festsaal.
Der bedeutendste Renaissancepalast des Schlosses entstand mit dem Ottheinrichsbau (1557-1559). Kurfürst Ottheinrich ließ mit diesem Gebäude ein Monument für sich selbst schaffen: Das anspruchsvolle Fassadenprogramm sollte die Weltgewandtheit und Kultiviertheit des Herrschers spiegeln.
Nach antikem Vorbild sind die drei unterschiedlich hohen Stockwerke in je fünf Felder geteilt. Das Figurenprogramm im Zentrum der Fensterfelder enthält neben bedeutenden Gestalten aus dem Alten Testament, die fünf Tugenden, Götter der Antike und die Namen der großen Planeten. Das Portal über der Freitreppe erhebt sich wie ein antiker Triumphbogen; es verzeichnet sämtliche Herrschertitel des Bauherrn.
Die Bauherren der Renaissance verzichteten in Heidelberg darauf, der Schlossanlage eine einheitliche Gestalt zu geben. Wie ein Solitär überstrahlt der Ottheinrichsbau seine spätmittelalterliche Umgebung.
Auch Kurfürst Friedrich IV. fügte dem Ensemble einen eigenen Palast, den Friedrichsbau, hinzu. Seine Fassade schmücken sechzehn Fürstenstandbilder, eine steinerne Ahnengalerie. Sie folgte streng der damaligen Architekturtheorie, die für verschiedene Zwecke verschiedene antike Dekorsysteme empfahl: toskanische Säulen für die Kirche, dorische für die Wohnung des Kurfürsten, ionische für die der Kurfürstin und korinthische für die "Frauenzimmer".
Die Bauten Friedrichs V. zählen zum Originellsten, was zu seiner Zeit an deutschen Fürstenhöfen entstand. Der Englische Bau besticht durch seine damals modernen klaren Formen, die den italienischen Renaissance-Baumeister Palladio zum Vorbild haben.