Der repräsentative Sommersitz ist Prototyp eines geistlichen Herrensitzes und entstand in den Jahren 1680 - 1696. Ein zweites Stockwerk wird 1740 - 1751 ergänzt, Festsaal und Räume werden vom Maler Godefried Bernhard Goez mit einem Freskenzyklus ausgeschmückt. In Verbindung mit den Stuckarbeiten des Wessobrunner Meisters Anton Landes gehört das Schloss somit zu den herausragendsten Schöpfungen aus der Blütezeit des bayerischen Rokokos.
Schloss Leitheim war nach den Wirren der Säkularisation im Besitz einer Linie der Tucher von Nürnberg und wurde von 1960 bis 1970 und von 1994 bis 1997 umfassend renoviert. Seit 2008 ist Schloss Leitheim im Besitz der Messerschmitt Stiftung, welche seit 2015 auf dem Areal zusätzlich ein Hotel betreibt.
Seit 1959 werden im Rokokosaal die Leitheimer Schlosskonzerte mit international renommierten Künstlern in unvergleichlichem Ambiente durchgeführt.
Ebenso sehenswert ist die zum Gesamtensemble gehörige Schlosskirche St. Blasius.
