Halbkreisbau Wehrmauer
Unter der Herrschaft der Staufer im 12. Jahrhundert veränderte sich das Aussehen der Kaiserpfalz. Am Heidesheimer Tor zeigt sich dieser grundlegende Wandel besonders deutlich. Das Tor im Halbkreisbau wurde zugemauert und durch eine Wehrmauer ersetzt. Auch die Türme an der Außenfassade des Halbkreisbaus wurden abgebrochen, da sie für Verteidigungszwecke wohl nicht nützlich oder sogar hinderlich waren.
Die bis dahin offen gestaltete Palastanlage wurde nach allen Seiten mit hohen Mauern abgeschottet und mit Wehrgängen und Schießscharten für kämpferische Auseinandersetzungen ausgestattet. Zusätzlich wurde die Grundfläche der Anlage nach Süden hin vergrößert und ebenfalls mit einer Wehrmauer umgeben (Vorburg). Die gemauerte Befestigung wurde außen zusätzlich von einem Grabensystem gesichert. Ein 5 m tiefer Spitzgraben wurde auf der Außenseite des Halbkreisbaus angelegt, der sich heute noch in der Grünanlage vor dem Heidesheimer Tor abzeichnet.
Mit diesem Umbau hatte sich die Funktion der Kaiserpfalz nachhaltig gewandelt: Aus dem repräsentativen Palast wurde eine Burg, die zur Durchsetzung und Sicherung der staufischen Territorialpolitik diente.