
Der har været møllevirksomhed i Karlebo gennem flere hundrede år. Først var det en vandmølle, nævnt første gang i 1568. Den blev drevet af vandet fra Bassebækken, der var opstemmet til en lille mølledam.
I 1723 blev vandmøllen suppleret med en stubmølle på toppen af den nærliggende bakke.
Vandmængden i bækken er åbenbart med tiden blevet så ringe, at den ikke kunne dreje møllehjulet, for i 1826 blev vandmøllen nedlagt og erstattet af en hestemølle, hvor trækkraften blev leveret af en hest eller to.
Under en storm en februarnat i 1835 løb vingerne på stubmøllen løbsk med det resultat at møllen nedbrændte. Men allerede i juli samme år var den nuværende hollandske mølle rejst på bakken.
I 1946 opgav den daværende møller driften, og møllen kunne nemt være gået til i forfald, hvis ikke en fremsynet førstelærer, Kristian Jakobsen, på Karlebo Skole havde grebet ind. Han fik samme år stiftet 'Foreningen til Karlebo Mølles bevarelse'. I foreningens formålsparagraf er bl.a. anført at man skulle søge at få møllen fredet. At frede en mølle på dette tidspunkt var noget ret usædvanligt; der var jo så mange møller rundt om, hvoraf en stor del stadig var i drift. Men bestræbelserne lykkedes, og i 1950 blev møllen fredet som en af de første i Danmark.
Foreningen magtede imidlertid ikke økonomisk opgaven med at vedligeholde møllen, specielt ikke efter et lyn i 1950 havde beskadiget den. Man spurgte derfor ejeren af den nærliggende møllegård, direktør Holger Schou fra Schous Fabrikken med tilhørende 'sæbehuse', om han ville overtage møllen med de forpligtigelser, det nu indebar. Det ville han heldigvis, og han fik den istandsat.
Efter hans død i 1977 turde hans enke, billedhuggeren Helen Schou, ikke sidde med ansvaret for møllen, og hun fik Karlebo Kommune til at overtage den. Den gennemgik herefter en stor renovering i 1983-85. Samtidig fravalgte man, at møllen kunne køre. Den ejes i dag af Fredensborg Kommune.