Unversehrt überstand das herrschaftliche Schloss wie ein Bollwerk Krieg und Brand im 17. Jahrhundert. Es diente als Witwensitz für die Herzoginnen von Württemberg und als Domizil für die württembergischen Herzöge und ihren Hofstaat. Das Schloss und seine Bewohner beeinflussten das Alltagsleben der Amts- und Stadtbewohner im 17. und 18. Jahrhundert.
Die Ansicht von Kirchheim aus dem Forstlagerbuch von Andreas Kieser (1683/85) zeigt die Stadt mit ihrer Befestigungsanlage.
Segensreich erwies sich bei einem Einfall der französischen Truppen 1688 die Anwesenheit der Herzoginwitwe Maria Dorothea Sophia. Um deren Leben und Besitz nicht in Gefahr zu bringen, erwirkte ihre Schwiegertochter Herzogin Magdalena Sibylla beim französischen General Monclar einen Schutzbrief für Stadt und Amt Kirchheim unter Teck. Maria Dorothea Sophia siedelte zwei Jahre später nach Nürtingen über, das Schloss diente kurzfristig als Provisorium für die Stadtverwaltung und für Gottesdienste im Schlosshof. Der Geistliche predigte aus einem Fenster über der Küche.
Einige Kirchheimer Handwerker profitierten von den fürstlichen Schlossbewohnern. 1669/70 und nochmals 1684/85 wurde das Schloss für Maria Dorothea Sophia erneuert und auch neu möbliert. Beteiligt war der Kirchheimer Kunstschreiner Johannes Benz. Zusammen mit seinem Sohn Hans-Jerg und dem Kirchheimer Dreher Hans Konrad Wendeisen arbeitete er für die Herzoginwitwe als Hofschreiner und lieferte auch in das Brackenheimer Schloss. Als der abgesetzte Herzogadministrator Friedrich Carl 1693 bis 1697 im Schloss wohnte, arbeitete der Kirchheimer Hans Jerg Stetter als Hofschmied für ihn. Der Kirchheimer Apotheker Hermann von Weiler betreute ihn auf seinem Krankenlager. Manch ein Kirchheimer Konditor, Bäcker oder Schneider arbeitete eine zeitlang ausschließlich im Schloss.
Der größte Teil der Bevölkerung litt jedoch erheblich unter den Lasten der Frondienste, die die fürstlichen Schlossbewohner beanspruchten. So waren die Bewohner der Amtsorte zu Brenn- und Bauholzlieferungen für das Schloss, die Kirchheimer zum „Aufscheitern“ des gelieferten Holzes verpflichtet. Die geringe Aufwandsentschädigung für die Bauern entsprach nicht dem tatsächlichen Einsatz und dem Arbeitsausfall im eigenen Landwirtschaftsbetrieb.
Noch stärker war die Bevölkerung belastet, wenn die Herzöge vom Kirchheimer Schloss aus ihrer Jagdleidenschaft nachgingen. Sie musste zeitlich unbegrenzte Jagdfronen leisten, die kaum entlohnt wurden: Jagen, Treiben, Hunde aufziehen, Zeug- und Seilwagen führen sowie Wildbret befördern.
Zu seinen Jagdaufenthalten brachte Herzog Carl Eugen den Hofstaat und die Leibgarde mit. So mussten nahezu 500 Personen samt Gepäck, Pferden und Wagen in Gast- und Privathäusern untergebracht werden. Im Oktober 1767 zum Beispiel wimmelte es einen Monat lang in der Stadt von Hofleuten. Die Bevölkerung war eingespannt mit Zulieferungen von Betten, Strohsäcken und Zinngeschirr sowie mit Diensten im Schloss.
Herzog Carl Eugen zu Pferd erteilt Befehle (im Hintergrund Schloss Hohenheim, nicht Kirchheim!); 1790, kolorierter Kupferstich, gezeichnet von Victor Heideloff, gestochen von N.H. und J.C. Stadler in London.
