Volgens geschreven bronnen is er reeds sprake van de Nonnenmolen sinds 1296. Op 6 september 1296 werd de molen aangekocht door de nonnen van de Abdij van Maegdendaele. Hij was toen gekend als graan- en oliemolen. Hij zou de middelste en de ook de grootste geweest zijn van drie molens op dezelfde Maarkebeek. De molen werd herbouwd in 1586. In de loop der jaren (eeuwen) veranderde de molen veelvuldig van eigenaar. Zo vermeldt een aankondiging van verkoop uit 1845 ondermeer "dat er een continuele abondantie van water voor de exploitatie van de watermolen is", en "de inboedel te koop aangeboden wordt, bestaande uit… melkkoeien, toog, 20 tafels, secretaire en 8 tonnen goed oud bier….". Rond 1921-22 werd de molen verkocht aan Richard De Maeseneire-Vanderstraeten van den Eikenberg. In 1946 werd de molen eigendom van August en Octaaf De Maeseneire, zonen van Richard. De huidige eigenaar is Carlie De Maeseneire. De molen is sinds 1990 een beschermd momnument.