Créée en 1580 par Isaak Habrecht, l'Horloge astronomique possède un cadran intérieur qui indique les sept jours de la semaine avec le soleil, la lune, Mars, Mercure, Jupiter, Vénus et Saturne.
Le cadran du milieu indique les mois, tous symbolisés par les douze signes du zodiaque.
Le cadran extérieur indique : les jours, les semaines, les mois en feuille d'or ; au-dessus du cadran de l'heure (au milieu) se trouve le disque des phases de la lune, et au-dessus de celui-ci se trouve la cloche des quarts d'heure.
L'heure sonne toutes les heures grâce à un mécanisme ; le coq chante de 8 à 20 h tous les quarts d'heure et deux béliers dorés se donnent des coups de cornes pour chaque heure sonnée. Le superbe cadran en trois parties de l'horloge est l'œuvre de Hans Kurz, le maître d'œuvre de l'Hôtel de Ville de style Renaissance. Comme l'horloge de la Cathédrale de Strasbourg, l'horloge de Heilbronn est un chef-d'œuvre signé Isaak Habrecht.
