Die Grenzen der Landtagswahlkreise wurden nach der Kreisgebietsreform von 1973 zur Landtagswahl 1976 grundlegend neu zugeschnitten und seitdem nur punktuell geändert.[1] Der Wahlkreis Heilbronn gehörte wie sein Vorgänger, der von 1952 bis 1972 bestehende Wahlkreis Heilbronn-Stadt, immer zu den nach Bevölkerungszahl kleinsten Wahlkreisen. Sein Gebiet war zunächst identisch mit dem Stadtkreis Heilbronn, bis das im Vergleich zum landesweiten Trend geringe Bevölkerungswachstum zur Landtagswahl 2006 zu einer ersten Änderung des Wahlkreiszuschnitts führte. Dabei wurde die Gemeinde Erlenbach aus dem benachbarten Wahlkreis Neckarsulm dem Wahlkreis Heilbronn zugeordnet. Diese Änderung erwies sich jedoch im Hinblick auf die weitere Bevölkerungsentwicklung als unzureichend. Zur Landtagswahl 2011 wurde daher eine umfassende Änderung vorgenommen, und aus dem Wahlkreis Eppingen, dem größeren der beiden Nachbarwahlkreise, wurden die Gemeinden Flein, Leingarten, Nordheim und Talheim an den Wahlkreis Heilbronn angegliedert. Gleichzeitig wurde die Gemeinde Erlenbach wieder dem Wahlkreis Neckarsulm zugeordnet, gemäß Stellungnahme des Innenministeriums „um zu vermeiden, dass dem Wahlkreis 18 Heilbronn Gemeinden aus zwei anderen Wahlkreisen zugeordnet werden“.[2]
Bei der Landtagswahl 2021 am 14. März 2021 traten alle vier 2016 gewählten MdL erneut an, Rainer Podeswa (AfD) jedoch im benachbarten Landtagswahlkreis Eppingen. Alexander Throm (CDU) errang 2016 kein Landtagsmandat, wurde aber 2017 im Bundestagswahlkreis Heilbronn gewählt. Thomas Strobl war von 1998 bis Juni 2016 im Bundestag, wurde dann Innenminister im Kabinett Kretschmann II und bewarb sich erstmals auf ein Landtagsmandat, scheiterte jedoch ebenso wie Hinderer (SPD). Bay (Grüne) und Weinmann (FDP) zogen wieder in den Landtag ein. Bay legte ihr Mandat Ende Januar 2022 nieder; Gudula Achterberg rückte nach.
Die Landtagswahl 2016 am 13. März 2016 führte dazu, dass die CDU das Erstmandat an B90/Grüne verlor und aufgrund des im parteiinternen Vergleich unterdurchschnittlichen Ergebnisses kein Zweitmandat errang. Der Wahlkreis Heilbronn wurde aufgrund der relativ hohen Stimmanteile der Kandidaten von AfD, SPD und FDP durch insgesamt vier MdL im Landtag vertreten, während andere Wahlkreise nur einen bis drei Abgeordnete stellten. Die Ergebnisse im Einzelnen:[3]
Bei den Landtagswahlen in Baden-Württemberg hat jeder Wähler nur eine Stimme, mit der sowohl der Direktkandidat als auch die Gesamtzahl der Sitze einer Partei im Landtag ermittelt werden.[10] Dabei gibt es keine Landes- oder Bezirkslisten, stattdessen werden zur Herstellung des Verhältnisausgleichs unterlegenen Wahlkreisbewerbern Zweitmandate zugeteilt. Die bis zur Wahl 2006 gültige Regelung, die eine Zuteilung dieser Mandate nach absoluter Stimmenzahl auf Ebene der Regierungsbezirke vorsah, benachteiligte bislang Bewerber aus dem sehr kleinen Wahlkreis Heilbronn erheblich. Bei den Wahlen 2001 und 2006 konnte deswegen nicht einmal die SPD ein Zweitmandat erringen, obwohl die Stadt Heilbronn auf Landesebene nach wie vor zu den Hochburgen der Partei gehört.
Den Wahlkreis Heilbronn vertraten seit 1976 folgende Abgeordnete im Landtag:
