Mit dem Erwerb der helfensteinischen Herrschaft unternahm der württembergische Graf Ulrich 1448 den Versuch, seinen Machtbereich erheblich nach Osten auszuweiten. Im Ersten Markgrafenkrieg kämpfte Ulrich an der Seite des Ansbacher Markgrafen Albrecht Achilles gegen die schwäbischen und fränkischen Reichsstädte. Finanziell angeschlagen, musste er die von den städtischen Truppen verwüstete Herrschaft bereits 1450 an seinen Schwager Ludwig von Bayern-Landshut verkaufen. Als sich die Schwäger 1462, im Reichskrieg gegen Ludwig, feindlich gegenüberstanden, war Heidenheim vorübergehend württembergisch besetzt, blieb aber bei Bayern. Im Landshuter Erbfolgekrieg verbündete sich Bayern-München mit Württemberg, das 1504 die Herrschaft Hellenstein erhielt. Mit dem Territorium, das sich als Amt Heidenheim in den Verwaltungsaufbau des Herzogtums einfügte, war auch die Schirmvogtei über die Mönchsklöster Königsbronn, Anhausen und Herbrechtingen verbunden. Im Zuge der Reformation wurden die Klöster Mitte des 16. Jahrhunderts aufgehoben, ihre Besitzungen in der Folge als Klosterämter verwaltet. Bis Anfang des 19. Jahrhunderts bildete das Amt, ab 1758 Oberamt, Heidenheim zusammen mit den drei Klosterämtern eine württembergische Exklave.