Um 1187 gründete Pfalzgraf Rudolf von Tübingen im Schönbuch ein sogenanntes Hauskloster als Grablege seiner Familie, in das 1190 die ersten Zisterziensermönche (aus Schönau bei Heidelberg kommend) einzogen. Im Laufe der Zeit entwickelte sich die Zistersienserabtei zum begütertsten Mönchskloster in Württemberg.
Die Reformation Württembergs im Jahr 1534 führte schließlich zur Vertreibung der Zisterzienser und zur Errichtung einer evangelischen Klosterschule (als Vorstufe zum evangelischen Stift in Tübingen). Sie bestand mit Unterbrechungen im Dreißigjährigen Krieg bis 1807, als das ehemalige Kloster schließlich zu einem Jagdschloss der Württembergischen Könige „umgewidmet“ wurde. Als solches diente es schließlich nach dem Ende der Württembergischen Monarchie 1918 dem letzten Königspaar als „Ruhesitz“.
Um 1190 wurde mit dem Bau der Zisterzienserklosterkirche begonnen, die 1228 geweiht wurde. Der ursprünglich romanische Bau wurde 14. und 15. Jahrhundert dem neuen Stilempfinden entsprechend verändert: 1335 wurde der Chor durch ein großes Maßwerkfenster nach Osten geöffnet, 1407-1409 der Dachreiter für das Geläut über der Vierung errichtet.
Nach der Reformation erfolgte 1566-1568 der Abbruch des größten Teils des Langhauses und der Neubau des heutigen relativ kurzen Kirchenschiffs. Im 17. Jahrhundert wurde im Chor eine Orgelempore für die erste Orgel und im südlichen Querhaus eine Prälaten-Loge eingebaut.
Der heutige Gesamteindruck des Innenraums ist von der letzten größeren Renovierung 1883-1885 im neugotischen Stil geprägt: Neu geschaffen wurden Altar, Taufstein, Königsempore (im südlichen Querhaus), Orgelempore im Westen (neue Orgel seit 1970) und das Gestühl im Mittelschiff.