Ein Wohnturm, ursprünglich Karnol genannt, war an dieser Stelle nahe des Bozner Zentrums bereits im 13. Jahrhundert zu finden: Er wurde damals an der Wegkreuzung Bozen-Sarntal und Jenesien-Gries erbaut. Vorher führte hier eine Brücke über die Talfer, den Fluss, der aus dem Sarntal kommt und in Bozen mit dem Eisack zusammenfließt. Schloss Klebenstein selbst entstand dann durch mehrere Aus- und Umbauten des Wohnturms Karnol zwischen dem 14. und dem 16. Jahrhundert. Den Namen verdankt es übrigens einer seiner Besitzerfamilien.

Das heutige Aussehen erhielt Schloss Klebenstein um 1900, als die Ringmauer mit Schießscharte, der Torkomplex mit Zinnen, der zweite Turm und ein viereckiger Pavillon dazukamen. Zum ehrwürdigen Bau, der sich heute am Ende der Wassermauer-Promenade bei den Talferwiesen und am Anfang der St. Oswald-Promenade nahe Schloss Runkelstein im Norden der Stadt befindet, gehören auch einige Wohntrakte und die Kapelle zum Hl. Anton. Heute befindet sich das Anwesen in privatem Besitz und ist nicht zugänglich, da von diversen Mietern bewohnt.