Die südöstlich an die Altstadt anschließende Gesamtanlage Hallenburg umfasst die gleichnamigen früheren Schloss- und Gutsbauten der Grafen von Schlitz genannt von Görtz. Sie stellen auf beeindruckende Weise einen bis hin zu den Wirtschaftsgebäuden ambitioniert ausgestalteten Adelssitz vor, der vom späten 18. bis in das 20. Jahrhundert hinein zum repräsentativen Wohnen und für den als eine Grundlage dafür notwendigen großen Landwirtschaftsbetrieb genutzt wurde. Als herrschaftliches Domizil diente der in den ersten Jahren des 18. Jahrhunderts begonnene Schlossneubau (ein Hof des 16. Jahrhunderts war vorausgegangen), der gewissermaßen zugleich die Erhebung seines Bauherrn, des Freiherrn Friedrich Wilhelm von Schlitz genannt von Görtz in den Grafenstand (1726) vermerkt.

Das Schloss ist ein von seiner baulichen Entwicklung her bemerkenswerter spätbarocker und frühklassizistischer Bau, an dem namhafte Architekten beteiligt waren, darunter Sudfeld Vick, Johann Mützel, Louis Remy de la Fosse und Gustav Vorherr. Ähnliches gilt für den Park, der sich um das Schloss entlang dem Fluss Schlitz erstreckt und nach barocken Anfängen seit der Wende zum 19. Jahrhundert als Englische Gartenanlage in Erscheinung tritt. Während ein Monopteros, der seinen Platz südöstlich des Schlosses am Fluss hatte, verschwunden ist, blieb als garten- und architekturgeschichtlich bedeutendes Element das ehemalige Gewächshaus erhalten; der feine klassizistische Bau wurde in den ersten Jahren des 19. Jahrhunderts von Carl Ferdinand Langhans geplant. Dem Pflanzenhaus benachbart befand sich die Schlossgärtnerei, mit Gräfin-Anna-Straße 7 blieb davon ein Gebäude erhalten, dessen anspruchsvolles steinernes Erdgeschoss aus dem beginnenden 19. Jahrhundert zunächst wohl als Back- und Waschhaus gedient hatte. Die vor diesem Gärtnerhaus erhaltene Steinbank ("Napoleonsruhe") erinnert an die Verkehrsbedeutung der heutigen Gräfin-Anna-Straße als Ausfallstraße in Richtung Fulda, die wesentlich durch die den südlichen Abschluss der Gesamtanlage bildende Hallenbrücke aus dem zweiten Jahrzehnt des 19. Jahrhunderts begründet wurde. Wichtig war in diesem Zusammenhang auch das Hallenburger Wirtshaus, jetzt Annahaus genannt (Gräfin-Anna-Straße 1), das zeitweise eine Torfunktion an der Straße nach Fulda ausübte. Den ältesten Teil des großen Wirtschaftshofs der Hallenburg bildet ein breiter massiver Stall- und Scheunenbau, der dem Schloss gegenüber steht und im Kern noch aus dem 17. Jahrhundert stammt. Sein jetziges Erscheinungsbild ist klassizistisch, das gilt insbesondere auch für die dem Schloss zugewandten Schmalseiten der beiden großen Wohn- und Wirtschaftsgebäude, die den Wirtschaftshof flankieren. Einen historisierenden Akzent setzen die Erweiterungen nach Entwürfen Hugo von Ritgens, darunter der große Holzschuppen aus 1868 (Steinweg 31A). Als Ökonomiegebäude sind darüber hinaus noch die ehemalige Schmiede (Graf-Otto-Hartmann-Straße 13) und die ehemalige Hallenmühle (Gräfin-Anna-Straße 10) zu nennen. Gegenüber der Mühle hat sich ein sachlicher Bau erhalten, der Graf Emil von Schlitz genannt von Görtz als Atelier für seine Bildhauertätigkeit diente und später von der Flussstation des Max-Planck-Instituts für Limnologie genutzt wurde. Schließlich zählen zur Gesamtanlage in der Graf-Karl-Straße drei Gutsarbeiterwohnhäuser, die 1939 als späte Heimatschutzbauten entstanden sind. (Ein bemerkenswertes, 1913 als Fachwerkbau konzipiertes Wohnhaus für polnische Arbeiter westlich des Steinwegs ging verloren.)

Schloss mit Park und Gewächshaus, Wirtschaftsgebäude und Gesinde- beziehungsweise Arbeiterwohnhäuser, Mühle und Wirtshaus und ergänzend die Brücke bilden eine Gesamtanlage, die wesentliche Aspekte aus der Geschichte der Stadt und der Grafschaft Schlitz dokumentiert. Das Gesamtkonzept, der gestalterische Anspruch und die beteiligten Künstler verleihen ihr eine überregionale Bedeutung.