De molen van Kilsdonk is al heel erg oud. Reeds in 1433 werd de watermolen genoemd. Vroeger was er sprake van twee watermolens. De molens staan aan weerszijden van de molenloop, de oude, kronkelende waterloop van de later rechtgetrokken Aa. De molenloop begint net voor de stuw in de Aa. Via de molenloop en de molenkolk stroomt het water een stuk verderop weer in de Aa. Op de ene oever van de molenloop staat de korenmolen en op andere de oliemolen. In de rivier de Aa waren echter nogal wat waterafvoerproblemen. Wanneer er overstromingen waren, resulteerde dat in de gemeenten langs het Aa-dal tot schade aan de gewassen. Al in 1491 werd daarom bepaald dat de molens alleen in de winter mochten malen, zodat de afvoer van het rivierwater de rest van het jaar onbelemmerd doorgang kon vinden.

Deze regeling gold tot 1799. Toen werd de molen door de heer van Heeswijk verkocht. De nieuwe molenaar wilde in tegenstelling tot de oude regeling wél malen in de zomer. Hij vroeg daarom toestemming om een windmolen te mogen bouwen. De molen werd daarop in 1813 voorzien van een gevlucht, van wieken. Zo ontstond er naast de oliemolen die op waterkracht werkte, een korenmolen die zowel door wind als water kon worden aangedreven. In de korenmolen werd rogge en boekweit gemalen, en in de oliemolen werd koolzaad tot spijsolie en veevoer geslagen. In 1840 brandden beide molens af, waarna ze in steen werden herbouwd. In de vernieuwde molens, die in 1842 weer in bedrijf werden gesteld, werden veel ijzeren en stalen onderdelen verwerkt. De afwateringsproblemen bleven voortbestaan en met name op de landerijen in de gemeente Veghel, waarvan de gemeentegrens bij de Kilsdonkse watermolen lag, was er wateroverlast. De gemeente kocht daarop in 1880 de molens en verwijderde de twee waterraderen en de molenstuw. Het afwateringsprobleem was daarmee verholpen. Gevolg was wel dat het molengebouw in verval raakte.

In 1882 werd een gedeelte van de oliemolen als woning gebruikt. Zo'n 45 jaar later kwam de korenmolen, die nu alleen nog op windkracht maalde, in eigendom van de familie Potters. Toen de molenstenen door motoren werden aangedreven en het gevlucht niet meer werd gebruikt, raakte de molen steeds verder in verval. In 1954 werden ten slotte de kap, de stelling en een deel van het metselwerk verwijderd en werd de oliemolen tot veevoedermaalderij omgebouwd. Hierna heeft de familie Potters verder verval van de molen voorkomen, maar later heeft het verval opnieuw toegeslagen.

Uiteindelijk zijn in de 21e eeuw de molens gerestaureerd en weer maalvaardig gemaakt, waarbij een nieuwe zijtak van de Aa werd gegraven voor de aandrijving van het dubbele rad. In november 2008 was de restauratie gereed.