Construit au hameau de Vauchevrier, sur la Brenne, le moulin est attesté comme moulin à tan, ou moulin à écorces, depuis au moins le XVIème siècle. Jusqu’à la première moitié du XXe siècle il est utilisé par les tanneurs de la ville afin d’approvisionner les tanneries en écorces nécessaires aux opérations de tannage des peaux. Le bâtiment était entretenu et géré par un pile-tan, un ouvrier spécialisé qui vivait et travaillait sur place. Le moulin était associé à une halle aux écorces, où étaient stockées à l’abri de l’humidité les bottes d’écorces destinées à être broyées. L’ensemble a été utilisé jusque dans les années 1950 par la tannerie Le Cuir Lissé Français, puis vendu à la Ville de Château-Renault en 1960.
A partir de 1987 la halle et le moulin ont fait l’objet d’un projet d’aménagement et d’une restauration conduite par l’architecte Jean-Christophe Rouillon. Depuis sa rénovation la halle accueille régulièrement des festivités. L’ouverture au public du moulin en 1990 a été marquée par une exposition rétrospective événement du sculpteur naïf Camille Mortier, ouvrant la voie à une programmation annuelle d’expositions artistiques.
Le moulin est ouvert gratuitement au public lors de chaque exposition programmée.