De Loondermolen draaide op de Dommel tussen Waalre en Valkenswaard. De molengebouwen stonden naast de Loondermolenbrug, waar de Dommelseweg de rivier oversteekt. In de molen werd graan gemalen. Dichtbij de Loondermolen stond ook het kasteel van Loon. De molen stond dus in het hart van de heerlijkheid Waalre, Valkenswaard en Aalst.
De Heren van Waalre waren tegelijk ook Heer van Herlaar en andere plaatsen, en zij woonden aanvankelijk dan ook niet bij de Loondermolen, die vermoedelijk niet bestond vóór 1368. In dat jaar wordt in een document wel de nabijgelegen Keersoppermolen genoemd, maar dus niet de Loondermolen.
Dat gebeurde pas bijna twintig jaar later, in 1384. De molen werd toen onder de bezittingen van de heerlijkheid gerekend. Net als meer molens in de regio was ook de Loondermolen een ban- of dwangmolen, waar de inwoners van nabijgelegen dorpen en gehuchten verplicht waren hun graan te laten malen.
In 1545 kwam een commissie in opdracht van keizer Karel V de stuwhoogten vaststellen bij de diverse watermolens. Ook de Loondermolen kreeg zijn “pegel” of peilmerk.
Vanaf 1793 kwam de molen in particulier eigendom (de heerlijke rechten werden opgeheven tijdens de Bataafs-Franse Tijd), meestal van de molenaar zelf. Vanaf 1888 kwam de molen vaak in bezit van tabaksfabrikanten, zoals Swane.
In 1937 kocht het Waterschap De Dommel de molen, met de bedoeling hem af te breken om het waterpeil van de Dommel beter te kunnen regelen. De molen werd inderdaad gesloopt, maar het molenhuis bleef bewaard. Na een brand in 1907 werd het weer herbouwd. In mei 1940 werd het alsnog grotendeels verwoest. Na de oorlog werd het opnieuw opgebouwd en in 1966 ingrijpende gewijzigd.
