1355 wurde die Burganlage auf dem Willibaldsberg von den Bischöfen von Eichstätt gegründet. Den Umbau zur repräsentativen Residenz unter Fürstbischof Johann Conrad von Gemmingen (reg. 1595-1612) vollzog der Augsburger Baumeister Elias Holl. Mitte des 18. Jahrhunderts wurde die bischöfliche Hofhaltung in die neue Stadtresidenz verlegt. Im 19. Jahrhundert wurde die Willibaldsburg teilweise eingeebnet. Heute beherrscht der Gemmingenbau das Erscheinungsbild. Die mächtige Zweiturmfassade hatte ursprünglich drei Stockwerke und Zwiebelhauben auf den Türmen. Das Denkmal umfasst jedoch nicht nur bedeutende Architektur aus Mittelalter und Neuzeit. Von 1973 bis 1976 entstand die ebenfalls unter Denkmalschutz stehende Innenarchitektur des Jura-Museums von Karljosef Schattner.

Die Burg beherbergt hochranginge Sehenswürdigkeiten:

• den Bastionsgarten,

• das Jura-Museum und

• das Museum für Ur- und Frühgeschichte.

Auf Grundlage des 1613 erschienenen Kupferstichwerkes »Hortus Eystettensis« des Apothekers und Botanikers Basilius Besler (1561-1629) wurde 1998 der Bastionsgarten eröffnet. Dieser Informationsgarten zur Pflanzenwelt des historischen »Hortus Eystettensis«, den Besler ab 1592 angelegt hatte, erinnert an den einst berühmten botanischen Garten des Fürstbischofs.

Das Jura-Museum entführt auf eine Zeitreise in eine rund 150 Millionen Jahre alte tropische Insel-, Riff- und Lagunenlandschaft, die von Fischsauriern und Krokodilen, Korallenfischen und Krebsen, Insekten und Flugsauriern bevölkert war. Zu den eindrucksvollsten Fossilien gehören das weltweit einzige Exemplar des Raubdinosauriers Juravenator und ein in der Region gefundener Archaeopteryx. „Lebende Fossilien“ in Aquarien lassen die bunte Vielfalt von Meeresbewohnern der Jurazeit lebendig werden.

Das Museum für Ur- und Frühgeschichte vermittelt die Geschichte der Region von der Steinzeit bis zum Frühmittelalter anhand bedeutender archäologischer Funde. Zu den herausragenden Zeugnissen dieser Epochen gehören ein Mammutskelett, die einzige Groma (römisches Vermessungsgerät) nördlich der Alpen sowie eine spätmerowingische Grabanlage.