Partenheim war reichsritterschaftlich und bis zur Okkupation des linken Rheinufers durch die Franzosen im gemeinschaftlichen Besitz der Freiherren von Wallbrunn und von Wambold. Die Wallbrunn besaßen im Ort ein großes Schloss als Familienstammhaus. Es soll teilweise aus dem 13. Jahrhundert stammen. Spätestens Anfang des 14. Jahrhundert war die Burg vollendet.

Von dieser frühen Anlage ist noch der Wehrturm im Westflügel erhalten. Im 16. Jahrhundert wurden Aus- und Umbaumaßnahmen durchgeführt (Wallbrunner Wappen von 1569; Wappen mit Rosetten von 1579). 1609 ließ Hans Kuno von Wallbrunn, Urenkel des Stammvaters Kuno I., ein Renaissance-Gebäude - der jetzige Südflügel - errichten. Ende des 17. Jahrhunderts wurde der Nordflügel angesetzt.

Heute zeigt sich Schloss Wallbrunn als dreigeschossige Anlage um einen geschlossenen rechteckigen Hof. Die Ende des 18. Jahrhunderts erneuerte Ostfront mit fünfachsigem Mittelrisalit ist mit der Jahreszahl 1595 bezeichnet, die übrigen Flügel mit 1609. 1689 wurde das Schloss von französischen Truppen schwer beschädigt und daraufhin renoviert. Im Zuge dieser Renovierungsarbeiten bekam der große Saal im Obergeschoss eine Stuckdecke mit Bandelwerk und einen neuen Fußboden mit dunklen Eichenbändern. Zudem war das Schloss mit der höhergelegenen, zweischiffigen spätgotischen evangelischen Kirche mit einem Durchgang verbunden. Am Westflügel findet sich ein eingebauter gotischer Rundturm. I