Von der Burgruine der Heimburg zeugen Gräben und Wälle, die noch heute an den Hängen des Burgberges, der sich nördlich des Dorfs Heimburg erhebt, auffallen. Kalk-Sandstein-Schichten aus der oberen Kreidezeit bildeten hier den Baugrund für eine Höhenburg. Der Burgplatz  hat das Niveau  von 276 m über dem Meeresspiegel.

Ein an der Nordspitze  freistehender runder Bergfried gehörte seit dem Mittelalter zur Burg. Die romanische Kernburg war versehen mit einer umlaufenden Ring- bzw. Mantelmauer. Gebäudereste an dieser Mauer stehend,  wurden archäologisch nachgewiesen, zum Teil sind Keller noch vorhanden. 1313 amtierte ein Burgkaplan in der heute nicht mehr zu lokalisierenden Kapelle der Heimburg. Gewölbe und Fundamente auch innerhalb des Burgplatzes mit der Ausdehnung von ca. 35 x 60 m zeugen von einer dichten Bebauung der Kernburg bis in das späte Mittelalter. Um diese herum befand sich auf  der West-, der Süd- und der Ostseite die Unterburg mit ihren Ringmauerresten, dem Brunnen, Kellern und Torzwinger an der Südspitze. Ala Baumaterial wurde Bruchsandstein verwendet.

Die Burg lag damit im Gelände der „Altenburg“, deren Name selbst deutet möglicherweise auf eine am gleichen Platz gelegene vor- oder  frühgeschichtliche Anlage,.  Lambert von Hersfeld  nennt 1073 auch die  „Heimenburg“ als Reichsburg. Die Mauertechnik  und die Ausdehnung der Burganlage weisen auf einen salischen Ursprung hin. Die Feste fiel mehrfach Eroberern in die Hände. So nahm 1123 Lothar von  Süpplingenburg, von der Blankenburg aus angreifend, die Heimburg ein. Danach erfolgte deren Besetzung durch ein welfisches Ministerialengeschlecht und schließlich durch die Grafen von Blankenburg-Regenstein. 1553 sind noch einmal Reparaturarbeiten an der Heimburg vermerkt. Graf Ernst verlegte in dieser Zeit seinen Wohnsitz kurzzeitig auf die Heimburg. Bereits vor  dem Aussterben des Grafengeschlechts 1599 erscheint die Anlage als im Verfall befindlich.

Schon in der 1654 veröffentlichten Topografie des Merian erfolgte die Abbildung der Feste als Ruine. Wie weit der heutige Wirtschaftshof  bereits als Vorburg diente, ist ungewiss.

1820 ließ Domänenpächter Eggeling auf die Ruinenfundamente der Burg einen Holz- Pavillon stellen. Der heutige Aussichtspavillon entstand  1992/93.

Bedeutende Herren der Burg waren der Ministeriale Anno von Heimburg, der zum Hof Heinrich dem Löwen gehörte, und später der Graf Albrecht der II. von Regenstein/ Heimburg.