Etwa 1,2 km nordöstlich von Halheim liegt in der Flur „Buschelacker“ („Buschel“= süddeutsch für Burgstall) das Kastell Halheim, das schon seit dem Beginn des 19. Jahrhunderts als römische Siedlung bekannt ist. 1894 führte die Reichslimeskommission eine Ausgrabung durch, auf der unser heutiger Kenntnisstand im Wesentlichen beruht.

Das Kastell bildet ein Quadrat mit abgerundeten Ecken (Seitenlänge 80-82,5 Meter). Die Befestigung liegt auf einer leichten Erhebung südlich des Sonnenbachs etwa 35 Meter südlich des Limes, der hier einen auffälligen Knick nach Norden aufweist. Eine Buschhecke, die auf dem Schuttwall der Mauer wächst, kennzeichnet die Schanze als eindrucksvolles Bodendenkmal.

In der Mauer wurde an der Nord- und Südseite je ein Tor freigelegt, die Ecken und die Mitte der Ost- und Westseite werden von je einem rechteckigen Turm verstärkt. Um die Anlage verläuft ein Spitzgraben von 6,5 Metern Breite und 1,1 Metern Tiefe. Südlich des Kastells wurden in der Flur „Hornfeld“ weitere Mauerzüge freigelegt, die vermutlich zur Zivilsiedlung (Kastellvicus) gehören.

Ein im Jahr 2012 - aufgrund neuer geophysikalischer Messungen durch das Landesamt für Denkmalpflege - errichtetes Kastellmodell vermittelt einen guten Eindruck davon, wie das Kastell in römischer Zeit aussah. Die Innenbebauung wurde dabei der des besser erhaltenen Kastells Hesselbach im Odenwald nachempfunden.

Das Halheimer Kastell gehört zur kleinsten Gruppe der Kastellanlagen am Obergermanisch-raetischen Limes. Die stationierte Einheit von 100 bis 200 Mann (numerus) hatte eine Limesabschnitt zu überwachen. Die wenigen Kleinfunde, darunter ein aus Bronze gegossener  Kerzenhalter in Form einer menschlichen Hand aus dem Kastellvicus, legen eine Errichtung frühestens unter Kaiser Hadrian nahe, welcher von 117-138 n. Chr. regierte. Nach der Aussage von Münzfunden bestand das Kastell mindestens bis zur Mitte des 3. Jahrhunderts n. Chr. und wurde spätestens 260 n. Chr. aufgegeben. Vermutlich führte entlang der Limesmauer vom Kastell Rainau-Buch bis hierher eine Grenzstraße, die außerdem weiter zum Kastell Ruffenhofen in Bayern führte.

1987 wurden bei Baumaßnahmen in Flur „Kleinfeldle“ an der Kastellstraße in Pfahlheim Reste der römischen Limesmauer aus dem 2. Jahrhundert n. Chr. entdeckt, die 1990 im Auftrag der Stadt Ellwangen und des Landesamtes für Denkmalpflege durch Prof. Stefan Boyadiev vom Archäologischen Museum in Sofia (Bulgarien) archäologisch untersucht und anschließend konserviert wurden. 

Das 12,20 Meter lange und 1,25-1,40 Meter breite Fundamentmauerwerk ist noch zwischen 0,30 und 0,70 Meter und bis zu 10 Steinlagen hoch erhalten. Es besteht aus trocken gesetztem zweischaligem Mauerwerk aus örtlich anstehendem Stubensandstein. Nördlich vor der Mauer verläuft in 4-6 Metern Abstand ein Graben mit einer Breite von noch 4,60 Meter und noch ca. 1 Meter Tiefe. Dabei handelt es sich um die Reste des Limesgrabens, der dem Mauerbau voranging. Südlich der Mauer fanden sich bis über einen Meter tief in den Fels getriebene Pfostengruben von Holzgebäuden älterer, wohl frühkeltischer Zeit (Hallstattzeit, 6. Jahrhundert v. Chr.). Das konservierte Mauerstück stellt neben dem Beginn der „Raetischen Mauer“ im Rotenbachtal bei Schwäbisch Gmünd und dem Limestor bei Dalkingen eines der wenigen im freigelegten Originalzustand sichtbaren Teilstücke der „Teufelsmauer“ in Baden-Württemberg dar.