Cette commune se trouve dans la région historique et culturelle d'Alsace.
La récompense "Ville Fleurie", également connue sous le nom de "Villes et Villages fleuris, anciennement appelée concours, a été créée en 1959 en France pour promouvoir le fleurissement, l'environnement de vie et les espaces verts.
La Kirneck, d'une longueur de 18 km, prend sa source dans la commune de Barr et se jette dans l'Andlau à Westhouse, après avoir traversé sept communes[3].
Pour la période 1971-2000, la température annuelle moyenne est de 10,3 °C, avec une amplitude thermique annuelle de 17,4 °C. Le cumul annuel moyen de précipitations est de 735 mm, avec 9,5 jours de précipitations en janvier et 10,1 jours en juillet[4]. Pour la période 1991-2020, la température moyenne annuelle observée sur la station météorologique de Météo-France la plus proche, « Le Hohwald_sapc », sur la commune du Hohwald à 9 km à vol d'oiseau[6], est de 8,8 °C et le cumul annuel moyen de précipitations est de 1 129,1 mm. La température maximale relevée sur cette station est de 35,6 °C, atteinte le ; la température minimale est de −20,5 °C, atteinte le [Note 2],[7],[8].
Heiligenstein est une commune urbaine, car elle fait partie des communes denses ou de densité intermédiaire, au sens de la grille communale de densité de l'Insee[Note 3],[11],[12],[13]. Elle appartient à l'unité urbaine de Barr, une agglomération intra-départementale regroupant 3 communes[14] et 9 453 habitants en 2017, dont elle est une commune de la banlieue[15],[16].
L'occupation des sols de la commune, telle qu'elle ressort de la base de donnéeseuropéenne d’occupation biophysique des sols Corine Land Cover (CLC), est marquée par l'importance des forêts et milieux semi-naturels (49,2 % en 2018), une proportion identique à celle de 1990 (49,2 %). La répartition détaillée en 2018 est la suivante : forêts (49,2 %), cultures permanentes (34 %), zones urbanisées (10,3 %), zones agricoles hétérogènes (6,5 %)[19]. L'évolution de l’occupation des sols de la commune et de ses infrastructures peut être observée sur les différentes représentations cartographiques du territoire : la carte de Cassini (XVIIIe siècle), la carte d'état-major (1820-1866) et les cartes ou photos aériennes de l'IGN pour la période actuelle (1950 à aujourd'hui)[Carte 2].
Carte des infrastructures et de l'occupation des sols de la commune en 2018 (CLC).
La commune abrite une partie de la « forêt de Landsberg » ; propriété d'un groupement forestier familial, gérée par 6 gestionnaires depuis 1800. La forêt s'étend sur 158 hectares (dont près de 25 ha improductifs), répartis sur 3 communes (Heiligenstein, Barr et Obernai). Elle fait l'objet d'une gestion dite « proche de la nature » (selon les principes sylvicoles recommandés par Prosilva), sans coupes rases. Elle a été certifiée FSC en et PEFC en [20].
Heiligenstein est un village viticole accroché au flanc de la colline, au pied du mont Sainte-Odile, entre 240 m et 300 m d'altitude. La vigne y a vraisemblablement été introduite au IIIe siècle par des Romains colonisant la province rhénane. Une charte datée de 1181 cite pour la première fois le nom de Hellgenstein qui fait partie de la seigneurie de Barr. L'abbaye de Truttenhausen y possède des biens. Une ruine identifiée à un ancien ermitage se situe à la limite ouest du ban, en contrebas du Kappelhusfelsen.
L'ancien cimetière entourant l'église était contigu au château fort de Hell, d'où ce nom de Hellgenstein. Le nom actuel de Heiligenstein (sans doute modifié pour des raisons religieuses, Hell étant traduisible par « enfer ») apparaît pour la première fois en 1460. La rue du Rempart subsiste toujours elle est appelée « d'Hell » qui se traduit en alsacien par « l'enfer ».Une autre étymologie est admissible. En effet le mot Helgen dérivé du celte ancien se traduirai par « héros ». Associé à Stein, cela signifierai « Pierre des Héros ».
Au XVIe siècle, le village vit une tragédie. Les paysans de la région se soulèvent contre les abus des puissants, nobles et clergé. Réfugiés sur les hauteurs plusieurs mois durant, ils trouvent leur village entièrement pillé et détruit par les mercenaires des seigneurs à leur retour. C'est ainsi qu'ils s'installent sur la colline voisine qui deviendra le village actuel. La Réforme est introduite en 1554. Une paroisse protestante luthérienne avec son propre culte est introduite en 1869.
Au XVIIIe siècle, un nouveau cépage, le klevener, que l'on dit rapporté d'Italie du Nord par le Bourgmestre du village Ehret Wantz, y est introduit. Le sol de silex permettant son épanouissement optimal, les vignerons demandent vite l'agrandissement de l'aire viticole. Après maintes péripéties et un long procès avec les villages voisins qui veulent garder pour leur usage les terres convoitées, le Conseil des échevins de Strasbourg autorise en 1742 le village de Heiligenstein à planter sur ses terres ce fameux klevener. Ce nouveau cépage connaît un succès tel que les vignerons sont bientôt invités à payer la dîme en klevener qui, à cette époque, vaut le double des autres vins. Il est rapidement autorisé par le même conseil à agrandir sa surface de production, car la dîme rapporte beaucoup plus sur de bonnes vignes que sur de maigres pâturages.
Les armes de Heiligenstein se blasonnent ainsi : « De sinople aux trois coupeaux d'or mouvant de la pointe, surmontés à dextre par une grappe de raisin d'or et à senestre par une serpe d'argent. »[22]. ou (deuxième variante) : « Coupé au premier de sinople aux trois coupeaux d'or mouvant de la partition, au deuxième d'argent. »[23].
L'évolution du nombre d'habitants est connue à travers les recensements de la population effectués dans la commune depuis 1793. Pour les communes de moins de 10 000 habitants, une enquête de recensement portant sur toute la population est réalisée tous les cinq ans, les populations légales des années intermédiaires étant quant à elles estimées par interpolation ou extrapolation[26]. Pour la commune, le premier recensement exhaustif entrant dans le cadre du nouveau dispositif a été réalisé en 2006[27].
En 2021, la commune comptait 938 habitants[Note 5], en diminution de 2,09 % par rapport à 2015 (Bas-Rhin : +3,22 %, France hors Mayotte : +1,84 %).