Seit 1869 gibt es eine württembergische Landessynode, anfänglich in einer vor allem beratenden Funktion, seit 1924 aber als eines der Verfassungsorgane der Landeskirche. Von Anfang an bis heute ist das Amt des Synodalen ein Ehrenamt gewesen. Die Stellung und die Aufgaben der Landessynode sind in der heute noch gültigen württembergischen Kirchenverfassung vom 24. Juni 1920 festgelegt, die am 1. April 1924 in Kraft getreten ist. Die Verfassungsstruktur ist geprägt von einem Gegenüber von Bischof und Oberkirchenrat auf der einen Seite und der Synode auf der anderen Seite. Grundlegend kommen der Synode das Gesetzgebungs- und das Budgetrecht zu. Über die Gesetzgebung bestimmt die Synode die Grundlinien des Handelns innerhalb der Landeskirche, also auch für die Kirchengemeinden und die Kirchenbezirke. Sie gibt den rechtlichen Rahmen vor, in dem sich der Oberkirchenrat und die kirchlichen Einrichtungen bewegen können.
Daneben hat die Synode das Recht, Anträge, Wünsche und Beschwerden an die Kirchenleitung zu richten, sowie das Prüfungsrecht über die Rechnung der Landeskirche und ihr Vermögen. Zudem benötigen alle kirchlichen Bücher, die zum allgemeinen Gebrauch bestimmt sind, beispielsweise Gottesdienstordnungen oder Gesangbücher, die Zustimmung der Landessynode. Sie wählt ferner den Landesbischof oder die Landesbischöfin, die Mitglieder des Präsidiums und der Ausschüsse. Unter ihnen ist auch der wichtige Landeskirchenausschuss, der über die Ernennung der Prälaten und der anderen Mitglieder des Oberkirchenrates beschließt und der der Besetzung von Dekanatsstellen zustimmen muss. Neben den von der Verfassung vorgesehenen Aufgaben hat die Synode in der Vergangenheit immer wieder Worte an die Gemeinden sowie Verlautbarungen zu grundsätzlichen Aufgabenstellungen der Kirche, aber auch zu gesellschaftspolitischen oder ethischen Fragen verabschiedet.
In der Regel tagt die Landessynode dreimal im Jahr. Die Arbeit im Plenum wird durch Geschäftsausschüsse vorbereitet. Dabei handelt es sich um den Theologischen Ausschuss, den Rechtsausschuss, den Finanzausschuss, die Ausschüsse für Bildung und Jugend, für Kirche, Gesellschaft und Öffentlichkeit, für Diakonie sowie den Ausschuss für Mission und Ökumene.
Die ehrenamtlich tätigen Synodalen schließen sich in der Landessynode gemäß ihrer jeweiligen kirchenpolitischen Orientierung in der Regel einem der sogenannten Gesprächskreise an. Deren Entstehung ist mit auf die Urwahl zurückzuführen, die es nahelegt, dass sich der einzelne Bewerber in einer bestimmten kirchenpolitischen Richtung positioniert. Nachdem sich das System von den drei Gesprächskreisen "Evangelium und Kirche", "Lebendige Gemeinde" und "Offene Kirche" etabliert hatte, zog bei der Wahl zur 13. Landessynode im Jahr 2001 unter der Bezeichnung "Kirche für morgen" eine weitere Gruppierung in die Landessynode ein.
Die Landessynode wird direkt von den Gemeindegliedern gewählt. Das ist unter den Gliedkirchen innerhalb der Evangelischen Kirche in Deutschland einzigartig. Aus den 24 Wahlkreisen werden je nach Größe zwischen drei und sieben Personen in die Synode gewählt. Gewählt wird nach reinem Mehrheitswahlrecht.