Das weitläufige Neue Schloss liegt in unmittelbarer Nachbarschaft des Alten Schlosses im Zentrum Stuttgarts. Es wurde als eine der letzten Barockresidenzen für Herzog Carl Eugen von Württemberg (reg. 1744-1793) errichtet.
Als Carl Eugen mit 16 Jahren württembergischer Herzog wurde, verlangte er von der Stadt und der Ständevertretung nach einer "standesgemäßigen, seiner fürstlichen Dignität convenablen und dem Umfang Dero Hofstaats hinlänglichen Wohnung". Carl Eugen hatte während seiner vorangegangenen Erziehung am preußischen Hof die friderizianische Pracht der Hofhaltung erlebt und drohte nun, in Ludwigsburg zu residieren. Nach längeren Auseinandersetzungen und Planungen erreichte er die Grundsteinlegung am 3. September 1746.
Bis 1751 errichtete der Baumeister Leopoldo Retti das Corps de logis und den Gartenflügel. Nach seinem plötzlichen Tod beauftragte man einen Pariser Architekten, Philippe de La Guêpière, mit dem Weiterbau. Dieser war ein Kenner der zeitgemäßen, ganz von Frankreich bestimmten Architekturtheorie und ihren Forderungen für den modernen Schlossbau. Bis 1756 war der Stadtflügel im Rohbau vollendet, der Mittelbau errichtet und die Innendekoration im Gartenflügel und zum Teil im Corps de logis fertiggestellt.
Carl Eugen konnte jedoch mit seinem Hof nicht einziehen, da im November 1762 der Gartenflügel völlig ausbrannte. Man verlegte sich nun auf den Innenausbau des Stadtflügels, wo Carl Eugen 1763 seine Geburtstagsfeierlichkeiten abhielt.
Nach Auseinandersetzungen mit der württembergischen Ständevertretung und der "Reichshofkammer" in Wien wegen "Verschwendungssucht", verlegte der Herzog 1764 seine Residenz nach Ludwigsburg und ließ die Arbeiten am Neuen Schloss abbrechen.
Erst 1775 kehrte Carl Eugen nach Stuttgart zurück, ließ Teile des Schlosses instandsetzen und 1782 anlässlich des Besuchs des russischen Großfürsten Paul und seiner Gemahlin Maria Fjodorowna, einer Nichte des Herzogs, den Marmorsaal fertig stellen. Als Carl Eugen 1793 starb, waren einige Räume durch Reinhard Ferdinand Heinrich Fischer ausgestaltet, der Gartenflügel im Rohbau wiedererrichtet, das Schloss jedoch nicht fertig.