De combinatie van wind- en watergedreven molen is overal ter wereld, ook in Nederland, zeer zeldzaam geweest. Zij worden in het Nederlands 'watervluchtmolens' genoemd.

De Kilsdonkse molen is de enige in Nederland waarvan een duidelijk herkenbaar restant bewaard was gebleven: van de watermolen resteerde het gebouw: waterrad, sluiswerken en ook het complete binnenwerk waren geheel verdwenen. Van de windmolen was alleen een deel van de ronde bakstenen romp overgebleven. 

Het is niet bekend, wanneer op deze plaats een watermolen is gebouwd. De oudste schriftelijke vermelding is uit 1433. Uit deze akte, berustend in de Schepenprotocollen van Den Bosch, blijkt dat de molen dan al bestaat. Ook wordt al snel gesproken over een koren- en oliemolen.
Omdat de rivier de Aa veel problemen gaf wat betreft de waterafvoer, kreeg deze molen reeds in 1491 een maalverbod gedurende de zomer: alleen van oktober tot en met maart mocht de molen werken. Omdat de Kilsdonkse Molen en de windmolen van het iets verderop gelegen Heeswijk in dezelfde hand en vaak zelfs bediend werden door dezelfde molenaar, gaf het verbod om in de zomer met de watermolen te werken geen ernstig bezwaar voor de molenaar en zijn klanten.

Toen in 1799 het eigendom gesplitst werd, werd dit wél een probleem. Watermolenaar Nicolaas Coppens kreeg geen toestemming om een windmolen naast de watermolen te bouwen; evenwel bouwde hij tenslotte, zónder toestemming, in 1813 toch een windmolen. Het ging om een houten molen; ook het gebouw van de watermolen was toen van hout. 
In 1842 brandde het gehele complex, toen eigendom van Cornelis van Aert, af. Meteen volgde herbouw, nu in steen.

In 1880 leek het met de watermolen definitef voorbij: de problemen met de waterbeheersing waren blijkbaar dusdanig, dat de overheid ingreep. De waterrechten werden afgekocht en de sluiswerken verwijderd. In 1882 werd het binnenwerk verwijderd; alleen het stenen gebouw bleef staan. Dat diende later onder meer als maalbedrijf en als woning. 
De windmolen bleef ondertussen overeind en tot 1939 in bedrijf, vanaf dat jaar werd alleen nog de motor gebruikt. De molen raakte in verval en werd in 1954 onttakeld. Eerst verdwenen roeden, kap en stelling; later ook nog een gedeelte van het metselwerk. De roeden gingen naar de Bolswerksmolen te Deventer (die in die jaren een restauratie als monument kreeg).

Aan het einde van de 20ste eeuw ontstonden plannen om dit bijzondere molenrestant te reconstrueren. In 2008 werd dit grotendeels gerealiseerd; in 2009 volgde de voltooiing. Op 8 mei 2009 werden wind- en watermolen feestelijk in gebruik genomen.

De windmolen is gereconstrueerd naar de situatie zoals die was, toen de watermolen nog functioneerde, dus 1880. Om die reden is gekozen voor een kettingkruier en niet voor de staartkruiing uit een latere fase.
Met deze keuze is een voor Nederland altijd zeldzaam gebleven constructie teruggebracht: de molen heeft een Engels kruiwerk en dus geen echte kuip nodig. Buiten de onderrail ligt de ijzeren tandkrans voor het kettingkruiwerk. Aan de kap hangt een ijzeren overkuip.

Opmerkelijk is hoe de bovenas is uitgevoerd: de roeden hebben wel keerklossen maar geen wiggen; in plaats daarvan zijn bouten aanwezig. Deze constructie kwam in Nederland erg weinig voor: de Ellertse molen te Mierlo had het, evenals de jammerlijk verdwenen naamloze grondzeiler van De Kladde, gem. Steenbergen; de enige molen die het ook nog heeft is De Vier Winden te St. Annaland.