Το Κλοστερνόιμπουργκ είναι χτισμένο στον ποταμό Δούναβη και βρίσκεται λίγο βορειότερα από τη Βιέννη, από την οποία και χωρίζεται από τους λόφους Κάλενμπεργκ (γερμανικά: Kahlenberg) και Λέοπολντσμπεργκ (γερμανικά: Leopoldsberg). Κατά τον Ύστερο Μεσαίωνα διαχωρίστηκε από τη δίδυμη πόλη του Κορνόιμπουργκ (γερμανικά: Korneuburg) στην απέναντι όχθη του Δούναβη διότι άλλαξε ο ρους του ποταμού. Οι δύο πόλεις συνδέονται με πορθμείο που λειτουργεί κατά τις ώρες της ημέρας από την άνοιξη έως τα τέλη του φθινοπώρου. Στην περιοχή που ανήκει στον δήμο του Κλοστερνόιμπουργκ περιλαμβάνονται το βόρειο άκρο του Ντόναουινζελ (γερμανικά: Donauinsel) καθώς και το όρος Έξελμπεργκ, ύψους 515 μέτρων, με τον πύργο τηλεπικοινωνιών του.
Συνδέεται με την Βιέννη μέσω του αυτοκινητόδρομουKlosterneuburger Straße (B14) και του προαστιακού σιδηροδρόμου (S-Bahn) της Βιέννης που διέρχεται από τη σιδηροδρομική γραμμή του Αυτοκράτορα Φραγκίσκου Ιωσήφ (S40). Παρόλο που δεν είναι τμήμα της Βιένης, η πόλη δίνει την αίσθηση προαστίου της αυστριακήςπρωτεύουσας. Μάλιστα την περίοδο 1939-1954 το Κλοστερνόιμπουργκ είχε οριστεί ως η 26η συνοικία της Βιέννης ενώ σε πιο πρόσφατες εποχές έχει προταθεί να γίνει εκ νέου συνοικία της. Στην πόλη βρίσκονται το Μουσείο Σύγχρονης Τέχνης Εσσλ (γερμανικά: Essl) και το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Αυστρίας που ιδρύθηκε το 2006. Επίσης δραστηριοποιούνται στην ευρύτερη περιοχή αρκετές ελαφρές βιομηχανίες.
Τα αρχαιολογικά ευρήματα υποδηλώνουν πως η περιοχή κατοικούνταν ήδη κατά τη Νεολιθική περίοδο. Κατά τη ρωμαϊκή εποχή (1ος έως 5ος αιώνας), στη θέση του Κλοστερνόιμπουργκ, στα βορειοδυτικά σύνορα της Παννονίας, βρισκόταν ένα από τα οχυρά του Δούναβη. Αφού νίκησε τους Αβάρους ο Καρλομάγνος ίδρυσε στη νεοσύστατη Μαρκιωνία των Αβάρων το Όμουντεσντορφ (γερμανικά: Omundesdorf), το οποίο ενδεχομένως ταυτίζεται με το Κλοστερνόιμπουργκ. Η πρώτη βέβαιη αναφορά στην πόλη είναι από το 1108, όπου γίνεται λόγος για το Nivvenburc (Neuburg, κατά κυριολεξία «Νέο Κάστρο»).
Το 1113 έγινε ο τόπος διαμονής (μετά το Μελκ) του Λεοπόλδου Γ΄μαργράβου του Οίκου των Μπάμπενμπεργκ (γερμανικά: Babenberg) και κατοπινού προστάτη αγίου της Αυστρίας. Το 1114 ο Λεοπόλδος, γαμπρός του αυτοκράτοραΕρρίκου Δ΄ από τον γάμο του με την Αγνή του Βάιμπλινγκεν, ανέγειρε πριγκιπικό κάστρο καθώς και εκκλησία σε ένα λόφο που υψώνεται απευθείας από τις όχθες του Δούναβη,[7] το οποίο μεταβίβασε σε Αυγουστινιανούς καλόγερους το 1133. Το τάγμα αυτό είναι ένα από τα παλαιότερα και πλουσιότερα του είδους του στην Αυστρία- του ανήκε μεγάλο μέρος της έκτασης πάνω στην οποία βρίσκονται σήμερα τα βορειοδυτικά προάστια της Βιέννης.[7] Ο δούκας Λεοπόλδος ΣΤ΄ της Αυστρίας επίσης επέλεξε το Κλοστερνόιμπουργκ ως τόπο διαμονής του κατά τη διάρκεια διαστημάτων της βασιλείας του. Εδώ ήταν επίσης το μέρος όπου ο μεγαλύτερος υιός του σκαρφάλωσε σε ένα δέντρο, έπεσε και έχασε τη ζωή του. Το μοναστηριακό συγκρότημα περιλαμβάνει το παλιό παρεκκλήσι του 1318, με τον τάφο του Λεοπόλδου και τον βωμό του Νικολάου του Βερντέν, που χρονολογείται από τον 12ο αιώνα, θησαυροφυλάκιο, θάλαμο με λείψανα, βιβλιοθήκη με 30.000 τόμους και πολυάριθμα χειρόγραφα, την πινακοθήκη, τη συλλογή νομισμάτων, τη θεολογική αίθουσα και το κελάρι κρασιού.[7]
Η αγορά στην αριστερή όχθη του ποταμού αναπτύχθηκε γρήγορα σε συνδυασμό με το διάσημο μοναστήρι στη δεξιά όχθη. Παρόλο που ο Δούναβης ήταν σημαντική εμπορική αρτηρία, προκαλούσε επίσης επανειλημμένα εξαιτίας των πλημμυρών. Στα τέλη του 13ου αιώνα, τα δύο τμήματα της πόλης, το Κλοστερνόιμπουργκ (το μοναστήρι) και το Κονόιμπουργκ (η αγορά), είχαν εξελιχθεί σε αυτόνομες οντότητες και κατά συνέπεια ο βασιλιάς των ΑψβούργωνΑλβέρτος Α΄ παραχώρησε το 1298 ξεχωριστά προνόμια πόλης στο Κλοστερνόιμπουργκ.
Η ανοχύρωτη Untere Stadt (κατά κυριολεξία «Κάτω Πόλη») καταστράφηκε από τις επιδρομές των Οθωμανών όταν πολιόρκησαν τη Βιέννη[8] το 1529 και ξανά το 1683 κατά τη δεύτερη πολιορκία της Βιέννης.[9] Από την άλλη κατέστη εφικτή και στις δύο περιπτώσεις η άμυνα της οχυρωμένης Άνω Πόλης (Obere Stadt). Τον 18ο αιώνα ο αυτοκράτορας Κάρολος ΣΤ΄, αδυνατώντας να επικρατήσει στον Πόλεμο της Ισπανικής Διαδοχής κατέστρωσε σχέδια ανοικοδόμησης του μοναστηριού της πόλης στα πρότυπα του ισπανικού Εσκοριάλ. Η ανέγερση κτιρίων μπαρόκ αρχιτεκτονικής άρχισε το 1730, όμως οι εργασίες διακόπηκαν έπειτα από τον θάνατο του Καρόλου.
Έπειτα από την ήττα των Αυστριακών στη Μάχη του Αούστερλιτς το 1805, η πόλη τέθηκε υπό την κατοχή των δυνάμεων του Ναπολέοντα μέχρι το 1809. Πόλη οινοπαραγωγών κατά τον 19ο αιώνα, εξελίχθηκε σε περιοχή αναψυχής και κατοικίας των Αυστριακών αξιωματούχων που εργάζονταν στην κοντινή πρωτεύουσα.
Έπειτα από την Προσάρτηση της Αυστρίας στη ναζιστική Γερμανία το 1938 ενσωματώθηκε στη Βιέννη ως η 26η συνοικία της πόλης. Το 1954 εντάχθηκε στη νεοϊδρυθείσα τότε περιφέρεια Βιέννης-Ούμγκεμπουνγκ (γερμανικά: Wien-Umgebung. Η προαναφερθείσα περιφέρεια διαλύθηκε το 2006 και το Κλοστερνόιμπουργκ εντάχθηκε στην περιφέρεια Τουλλν.[10][11]