Le moulin actuel a été construit en 1719 sur un emplacement acquis en 1718 par le séminaire de Saint-Sulpice de André Poulet dit Lavigne. Il s'agit du deuxième moulin de Pointe-aux-Trembles puisque le premier, construit en bordure du fleuve, a été détruit par la crue des eaux. Depuis le XVIIIe siècle, ce deuxième moulin a été vendu à différents propriétaires qui l'ont utilisé pour y moudre la farine. En 2000, la propriété à été acquise par la Ville de Montréal pour y faire un par cet pour mettre en valeur de l'ancien moulin à vent, classé bien archéologique depuis 1983. Lors de son classement, ce moulin a été qualifié en raison de sa forme et de sa hauteur. Il s'agit d'un des moulins les plus élevés du Québec avec ses 45 pieds de hauteur, dont 32 en pierre et la toiture en plomb qui mesure 13 pieds de hauteur.Le 12 novembre 2001, afin d'éliminer une source de confusion possible par l'aménagement d'un nouveau parc comprenant la mise en valeur de l'ancien moulin de Pointe-aux-Trembles, la Ville de Montréal a décidé de déplacer le nom «parc du Vieux-Moulin». Auparavant situé au sud de la rue Notre-Dame entre les 4e et 5e Avenues (P.-a.-T.), le nom est maintenant donné à l'emplacement situé au sud de la rue notre-Dame, à l'est de la 2e Avenue (P.-a.-T.).