In 1638 werd voor de Zuid- en Noordeinderpolder een molen gebouwd; deze verbrandde in 1673 en werd in 1674 vervangen door de huidige molen. Gebouwd door Huybert Pietersz Heynen, "meester-molenmaker op de Oude Watering" voor ƒ 5100,--. De totale bouwkosten bedroegen echter ƒ 6995,--. De molen werd nog opgeleverd als binnenkruier.

In 1836 vernieuwde G.J. Bollee de gehele kap. Toentertijd was de molen echter al buitenkruier; de ombouw daartoe moet dus eerder hebben plaatsgevonden.
Tot 1870 had deze polder ook de Noordeindermolen; deze verbrandde in de nacht van 28 op 29 oktober dat jaar en werd vervolgens vervangen door een stoomgemaal.

Tot 1929 was De Dikke Molen als schepradmolen in bedrijf; enige jaren daarna, vermoedelijk in 1933, werd het gevlucht verwijderd. De roeden werden begin 1936 aangekocht door de Driemanspolder te Leidschendam (waar zij tot juni 1999 dienst zouden doen in de Middenmolen aldaar).

In 1941 werd De Dikke Molen vanwege de oorlogsomstandigheden weer maalvaardig gemaakt: er kwamen nieuwe Potroeden en de molen werd meteen ook vervijzeld. Onder- en vijzelwiel zijn afkomstig van een gesloopte Schermermolen (dit werd al langer vermoed vanwege de karakteristieke kamverhouding 27/31 en de steek, maar in het polderarchief trof men later ook een betaling aan de Schermer aan). 

De asbreuk van 1 februari 1944, vermoedelijk ontstaan doordat één van de roeden het begaf, zorgde voor grote problemen: onderdelen voor een molen van dit formaat waren niet meer voorhanden (voorzover er in die tijd nog iets te produceren viel) en dus moest A.J. Dekker improviseren met een sloopas (waarschijnlijk niet uit de Schermer) en twee slooproeden (wél uit de Schermer, dus met een lengte van 25 meter). Deze werden met bussen van ca. 1,5 meter verlengd en van spandraden voorzien.
Tot 1955 bleef de molen op deze merkwaardige manier voor de polderbemaling in bedrijf. In 1957 volgde een zeer noodzakelijke restauratie, waarbij nieuwe gelaste roeden werden gestoken.

Sindsdien werd de molen, die als reservebemaling in stand werd gehouden, af en toe in bedrijf gesteld. Dit duurde tot 1988: toen verkocht Waterschap De Aarlanden de molen aan een particulier. Op dat moment was de molen nauwelijks meer maalvaardig te noemen en aan een grote restauratie toe. Met name de voeghouten, hier grotendeels van metaal, werden slecht en de basisconstructie van de kap daarmee onbetrouwbaar. Ruim 20 jaar stond de molen stil en de toestand werd er intussen uiteraard niet beter op.

In de zomer van 2011 bereidde men groot herstel voor. 13 oktober 2011 werden de roeden gestreken, de staart verwijderd en ook de kap van de molen getakeld. Voordat dat laatste zover was, moest men eerst de bovenas apart verwijderen: dit omdat een zwaardere kraan niet dicht genoeg bij de molen kon komen. 

Op 29 november 2012 werd eerst de nieuwe vijzel ingehangen, daarna de noodkap verwijderd, waarna de nieuwe kap kon worden geplaatst. Vervolgens werd de staartbalk aangehangen en de lange spruit geplaatst.

Bijzonder zijn de metalen voeg'houten' en windpeluw; deze dateren uit het begin van de 20ste eeuw. Die laatste is vervangen, de eerste zijn gerepareerd. De vijzel werd, in verband met het door de tijd gedaalde polderpeil, verlengd.

Er staat nu weer een prachtige maalvaardige molen, die zo nu en dan door Johan Slingerland (van de Putmolen te Aaranderveen) in bedrijf wordt gesteld.