Die Herzogsburg hinter der Pfarrkirche, eine noch heute eindrucksvolle Burganlage, gehört zu einer Kette von Wehranlagen, die im 11. Jahrhundert am Ostabfall des Wienerwaldes errichtet wurden. Sie war ursprünglich Sitz babenbergischer Dienstmannen. Im 14./15. Jahrhundert residierten hier die Fürstinnen aus dem Hause Habsburg. Dem ersten Türkensturm 1529 konnte die Burg, die im Laufe ihrer Geschichte schon mehrmals angegriffen und belagert worden war und nun ihre größte Ausdehnung erreicht hatte, standhalten. Im Zuge der 2. Türkenbelagerung 1683 jedoch wurde sie zerstört und war fortan dem Verfall preisgegeben.

Zwischen Pfarrkirche und Martinikapelle (Karner) kommt man zunächst zum sogenannten Gadenbau mit seinem romanischen Doppelbogenfenster, unmittelbar daran erstreckt sich der große "Palassaal", dessen Erdgeschoß, die Rüstkammer, ein aus dem 17. Jahrhundert stammendes zweischiffiges Kreuztonnengewölbe auf schweren Viereckpfeilern aufweist. Der an der Westseite der Burg angebaute gotische Söller, der hervorragende Steinmetzarbeiten ausweist, stammt aus dem 14./15. Jahrhundert. Seit ihrer Revitalisierung in den Jahren 1964-1967 ist die Burg eine beliebte Veranstaltungslocation. Nach einem viel beachteten Um- und Ausbau in den Jahren 2008 - 2010 präsentiert sie sich als modernes Veranstaltungszentrum und verbindet den Charme ihrer 1.000jährigen Geschichte mit einer faszinierenden Palette möglicher Event-Nutzungen. Der Burghof ist alljährlich Schauplatz der Perchtoldsdorfer Sommerspiele, eines Theaterfestivals, das hier seit 1976 im Juli stattfindet.