Entsprechend der zisterziensischen Bautradition liegt das Brunnenhaus gegenüber dem Refektorium. Es handelt sich dabei um einen neunseitigen Zentralbau, dessen Inneres über der Sockelzone von spitzbogigen, reich verzierten Blendarkaden und darüberliegenden zwei-, vier- und sechsteiligen Maßwerkfenstern gegliedert wird. Durch die fast bis zur Perfektion getriebene Wandauflösung zählt das Brunnenhaus zu den fortschrittlichsten Bauwerken seiner Zeit im Herzogtum Österreich.
Die Verglasung des Brunnenhauses stammt aus den 1280er Jahren. In einem Fenster sind die Bildnisse der Klostergründer Leopold III. und Markgräfin Agnes mit den Modellen der Stiftskirchen von Heiligenkreuz und Klosterneuburg (Beschriftung vertauscht) sowie weitere Mitglieder der Stifterfamilie, darunter deren Söhne Bischof Otto von Freising, Leopold IV. und Heinrich II. "Jasomirgott", dargestellt. Sechs Babenberger-Darstellungen, die 1640 noch bezeugt sind, haben sich nicht mehr erhalten. 1683 erlitten die Fenster bei der Verwüstung des Klosters durch die Osmanen schwere Schäden. Nach Ausbesserungen Mitte des 19. Jahrhunderts erfolgte ab 1872 die Restaurierung.
Auch der 1584 geschaffene Bleibrunnen wurde schwer beschädigt, aber 1688 unter Abt Clemens Schaeffer wieder hergestellt.