La présence de l'eau et l'importance de la ville ont également permis l'implantation d'un moulin qui tournait depuis le Xème siècle. Dans le secteur, il semble que le premier à être installé est celui de Palluel situé au pied du château d'Oisy-le-Verger puis celui d'Arleux qui a nécessité d'importants ouvrages de canalisation.

Fortement endommagé à la guerre 1914-1918, il fut reconstruit au même endroit dans les années 1920. Il était encore, à cette époque, entrainé par l'eau de la rivière. Il fut ensuite mécanisé et l'ensemble de la machinerie était mû par un moteur à gaz. L'activité de la meunerie cessera dans les années 1960 où  dès lors, le bâtiment ne servit plus qu'au stockage des produits.

Une opportunité permet au Conseil municipal de la Ville d'acheter le bâtiment en 2000. Après plusieurs années consacrées à la réflexion et à la recherche de partenaires financiers, la participation de la Région Nord-Pas-de-Calais, le Département du Nord, le mécénat du Crédit Agricole du Nord, la Fondation du patrimoine mais aussi des dons de particuliers, la rénovation commence en septembre 2005.

 Les travaux sont encadrés par un architecte et, en partie, réalisés par un chantier d'insertion. 

L'architecture verticale du bâtiment et sa localisation au cœur de la ville confère un rôle de signal important. Ainsi, inauguré le 26 avril 2008, le Moulin devient un Centre Culturel accueillant au rez-de-chaussée l'Office de Tourisme, une salle d'exposition au premier étage, une salle de conférence au deuxième mais aussi une médiathèque au dernier étage.

En 2023, la municipalité entreprend de lui donner une nouvelle jeunesse...

  

Le peintre Jean-Baptiste Corot (1796-1875) a vite succombé aux paysages d'Arleux. Lorsqu'il se rend dans la région en 1851, répondant à l'invitation de son ami douaisien Constant Dutilleux, il traîne les pieds; il finit par s'installer dans une petite maison près du Moulin d'Arleux et y réalisé plusieurs toiles devenues célèbres. En 2021, Dominique Horbez consacre une publication à la visite de Corot dans la Vallée de la Sensée. Son recueil "Un été dans la Vallée de la Sensée" est disponible à la vente en mairie au prix de 10 €.