Das Museum Schloss Hellenstein zeigt in mehreren Räumen des um 1600 erbauten "Unteren Schlosses" ausgewählte Stücke aus den Sammlungsbeständen der Historischen Museen der Stadt Heidenheim. Aufgrund von umfangreichen Sanierungsmaßnahmen an der historischen Bausubstanz ist bis auf Weiteres nur das Erdgeschoss der Obervogtei und der Schlosskirche zu besichtigten. Deren Architektur allein ist jedoch einen Besuch wert.
Der Eingangsbereich des Museums befindet sich im ehemaligen Zeughaus, dem Waffenarsenal des auch als Festung dienenden Schlosses. Hier vermitteln Schaukästen einen chronologischen Überblick über die Stadtgeschichte. In diesem Raum finden auch Vorträge statt, die das Museum gemeinsam mit dem Heimat- und Altertumsverein Heidenheim anbietet (s. Veranstaltungsprogramm).
An das Zeughaus schließ sich nach Osten der ehemalige herzogliche Leibstall an, dessen Kreuzgratgewölbe vier toskanische Säulen tragen. Dieser Raum wird heute für kleine Sonderausstellungen zur Stadtgeschichte genutzt. In der Saison 2015 ist eine Ausstellung mit Funden aus der Mittleren Altsteinzeit (ca. 80 000 - 50 000 vor unserer Zeit) zu sehen, die von der "Heidenschmiede", einem Felsüberhang (Abri) in der Südostwand des Schlossberges stammen. Diesem Fundplatz kommt große forschungsgeschichtliche Bedeutung zu, da hier 1930 erstmals in Württemberg Faustkeile der Neandertaler ausgegraben wurden.
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