Bronnen uit 1313 geven aan dat er toen al in Wenum een watermolen aanwezig was. In 1395 kwam deze molen in bezit van de Hertog van Gelre; bijna een eeuw later, in 1493 werd het klooster Monnikhuizen bij Arnhem eigenaar. Bij de Reformatie rond 1580 kwam de bezittingen van het klooster, waaronder de watermolen in beheer van Gedeputeerde Staten van het Kwartier van Veluwe. Rond 1640 werd de molen particulier eigendom. 

Via andere eigenaren kwam de molen in 1767 in bezit van Daniël de Jongh, die de molen liet verbouwen van korenmolen in een kopermolen en tevens boven de molen een vijver liet graven. In de molenbrug is nog een steen te vinden met het jaartal 1798 en de inscriptie "D de J".

Tijdens de eerste vijftig jaar van de 19e eeuw raakte het koperbedrijf in verval. In 1858 werd dit onder de nieuwe eigenaar Peter Kok Ankersmit, een Apeldoornse leerfabrikant, weer een korenmolen, tevens aangevuld met een runmolen.
In 1882 huurde Hendrik van Bree deze molen, later werd hij, tezamen met C.H. Weverink, eigenaar. Van Bree deed het maalbedrijf, Weverink verbouwde het runmolengedeelte tot een fabriek voor Zwitserse kaasjes.

In 1917, eigenaar was inmiddels de firma de Wed. H. van Bree, zette men het tegenwoordige stenen molengebouw neer, vanaf dat moment was het alleen nog een korenmolen.

In 1965 kwam de molen, nadat het gaandewerk beschadigd was geraakt, stil te staan. In 1966 werd Rutger Fikse eigenaar, in 1972 gevolgd door de gemeente Apeldoorn. 
Na een flinke restauratie, uitgevoerd tussen 1979 en 1984, kwam de molen in beheer bij de Stichting De Wenumse Watermolen, deze organisatie heeft sindsdien de supervisie. Zo verhuurt deze stichting de zaal achter het molengebouw, eventueel te koppelen met een bezoek aan de molen.

In de molen wordt op vrijwillige basis gemalen en sinds enige jaren ook gezaagd. De molen heeft namelijk sinds 2002 aan een unieke horizontale zaaginstallatie onderdak.
Deze laatste was in het eerste kwart van de 20e eeuw ontworpen en vervaardigd door Jan Oudt uit Avenhorn (NH), voor zijn wagenmakerij. Nadat de zaaginstallatie daar in onbruik was geraakt, kwam e.e.a. in onderdelen terecht bij het Zuiderzeemuseum, waar het ongemonteerd opgeslagen werd en ongebruikt bleef liggen.
Na de grote restauratie van de Wenumse Watermolen is alles overgedragen aan de Stichting die deze molen beheert en begon men eind jaren '90 met de opbouw in fases, dit alles in de kelder van de Wenumse watermolen.
Hiermee was de maalfunctie van de molen in principe uitgebreid met een zaagfunctie.
Het op waterkracht aandrijven van het zaagraam functioneerde goed, het transport van een boomstam dóór dat raam ging in het begin echter erg moeizaam. Vanaf 2009 zijn diverse verbeteringen aangebracht, waarbij met name het transport door het zaagraam sterk werd verbeterd (handmatige aanvoer/retour zaagslede). Sinds ongeveer 2011 is hier dan sprake van een goed zaagvaardige molen.
Het zaagraam wordt via waterrad, waterwiel, rondsel, drijfwielen en krukwiel door de wuifelaar in beweging gebracht. Het aanzetten van de zaaginstallatie gebeurt met een riemtrekker (riem van losse poelie verplaatsen op vaste poelie). Dit zagen geschiedt is voor particulieren in principe kosteloos.