Die ältesten Teile der Waldburg stammen aus dem 12. und frühen 13. Jahrhundert. Im Palas, dessen bauliche Gestalt auf Veränderungen des 16. Jahrhunderts zurückgeht, befindet sich das Museum. Die Sammlungen veranschaulichen die Geschichte der Burg und der Region sowie die des Hauses Waldburg anhand von Urkunden, Gemälden sowie Einrichtungs- und Gebrauchsgegenständen. Der Rundgang beginnt im Erdgeschoss mit dem späten Mittelalter und endet im dritten Obergeschoss mit den Sammlungen zum 19. und 20. Jahrhundert. Neben einer Aussichtsterrasse wurde vom Landesvermessungsamt eine Ausstellung zur Geschichte der Landesvermessung und der Kartografie eingerichtet. Die Waldburg diente für die von König Wilhelm I. 1818 in Auftrag gegebene Vermessung des Landes als trigonometrischer Punkt für die südöstlichen Teile des Königreichs Württemberg.