Der karolingische Gründungsbau der Kaiserpfalz Ingelheim war auf Repräsentation ausgelegt und nahezu unbefestigt. Erst in der Stauferzeit erfolgte auf Veranlassung von Friedrich I. Barbarossa (1122−1190) der Umbau zur wehrhaften Befestigungsanlage. Er ließ die Pfalz um 1160 renovieren, vergrößerte ihre Grundfläche und ließ Schutzmauern errichten. Hierdurch erfuhr die Kaiserpfalz einen tiefgreifenden Funktionswandel: Aus dem repräsentativen Palast der Karolinger und Ottonen entwickelte sich eine Reichsburg.
Die heute noch an vielen Stellen des Kaiserpfalzgebiets sichtbare Wehrmauer war ursprünglich 270 m lang und stammt in ihren ältesten Teilen aus dem 12. Jahrhundert. Bis ins 17. Jahrhundert wurde sie immer wieder ausgebessert, verstärkt und an die Fortschritte der Waffentechnik angepasst. Der Wehrgang war vermutlich überdacht und über hölzerne Laufstege und Treppen erreichbar.
Viele Wohnhäuser im Pfalzgebiet wurden direkt an die starken, stabilen Wehrmauern angebaut. Dies sparte Baumaterial, Kosten und Aufwand. Gleichzeitig trug diese Praxis dazu bei, die Wehrmauer an vielen Stellen bis heute sichtbar zu erhalten. An der Rundwegstation „Staufische Heizanlage“ (Karolingerstraße Nr. 5) ist die Wehrmauer begehbar und bietet einen Rundblick über das Kaiserpfalzgebiet und den Rheingau.
