Durch seine vielen Mineralquellen entwickelte sich Cannstatt im 19. Jahrhundert zu einem bedeutenden Kurort. Der bis dahin eher mittelalterlich strukturierte Ort vor den Toren Stuttgarts wurde unter König Wilhelm I. von Württemberg zu einer klassizistischen Badestadt ausgebaut. Mit der Planung eines städtebaulichen Konzepts wurde der damalige Hofbaumeister Nikolaus von Thouret beauftragt. Zu seiner konzeptionellen Ausarbeitung gehörte das zentrale Kursaalgebäude, später als Großer Kursaal bezeichnet, am Ende der prächtigen Kursaal-Allee. Besonders bemerkenswert ist sicherlich die axiale Anbindung der neuen Kursaalanlage an das damalige Cannstatter Zentrum.
Bauherr des von 1825 bis 1839 errichteten Kursaals war der 1821 gegründete Cannstatter Brunnenverein. Ein Dreiecksgiebel mit vorgelagerter dorischer Säulenhalle und mächtigen Architrav unterteilt den langgestreckten eingeschossigen Bau, welcher vorerst als offene Trinkhalle gebaut wurde. Umlaufend ziert ein Triglyphen-Fries den Kursaal mit seinen Seitenflügeln, die ebenfalls von Thouret geplant und 1834/35 angefügt wurden, und dem Brunnenhaus. An der Rückseite befindet sich Brunnenhof, an dessen Rand das Denkmal für Graf Wilhelm von Taubenheim seit 1894 zu finden ist.
Vor dem Großen Kursaal steht seit 1875 das von Johann von Halbig geschaffene mächtige Reiterstandbild König Wilhelm I. von Württemberg.
Ferdinand von Steinbeis, damaliger Königlich Württembergischer Regierungsrat und Leiter der Zentralstelle für Handel und Gewerbe ließ ab 1858 in den Hallen des Kursaals 'Fortschritts-Ausstellungen' durchführen.
1943 ist das Kursaalgebäude ausgebrannt, wurde aber bereits 1949 wieder aufgebaut. 1950 wurde hier der DFB nach dem Krieg neu gegründet. Vier Jahre später erhielt Theodor Heuss im Kursaal die Ehrenbürgerwürde der Stadt Stuttgart.
Südlich des Großen Kursaals wurde 1909 der Kleine Kursaal eröffnet. Seit 1978 sind beide Kursäle durch einen Zwischentrakt miteinander verbunden.
Im Oberen Kurpark, unweit der beiden Kursäle befinden sich die 1860 errichtete Wandelhalle, die ehemalige Tüftlerwerkstatt Gottlieb Daimlers und der Daimlerturm.
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