De Vilsterse Molen dateert uit het jaar 1858, dat wil zeggen: de onderbouw. De bovenbouw, een achtkant, werd op 25 mei 1901 door brand grotendeels verwoest.
Nog hetzelfde jaar volgde herbouw, dit met onderdelen van de gesloopte molen te Lenthe, gem. Dalfsen. Die molen stond te koop nadat de eigenaar zijn schulden niet meer kon voldoen. Het Landgoed Vilsteren kocht direct, al in juni 1901, de molen aan. 
In die Lenthermolen, een achtkanter, waren indertijd ook onderdelen van een standerdmolen verwerkt, zoals het bovenwiel. Dat belangrijke onderdeel maakt 'Vilsteren' vandaag de dag nog zeer opmerkelijk: aan de zijde van de windpeluw zit nog altijd, uiteraard voor deze molen volstrekt onnut, de gang kammen voor de 'achtermolen'! 

Na 1954 raakte de molen buiten bedrijf en wel om een vervelende reden: molenaar Klomp, reeds jaren hier pachter, maakte in de molen een val en hield daar blijvende schade aan over. Hij kon in ieder geval niet meer in de molen werken. 

Vanaf 1960 was duidelijk sprake van verval: de houten buitenroede brak aan één zijde af, tijdens een storm in 1964 kwam de stelling naar beneden en inmiddels zakte de binnenroede langzaam door de askop heen. 

In 1967 volgde een zeer grote uitwendige opknapbeurt: kap, roeden, staart en stelling werden grotendeels vernieuwd. Op dat moment was het originele binnenwerk al verdwenen: de molen was van binnen met silo's volgebouwd. 

Op 4 september 1993 is de Stichting Vrienden van de Vilsterse Molen opgericht. Voornaamste doelstelling: het weer maalvaardig maken van de molen en deze de granen, geteeld in het Vechtdalgebied, te laten malen. In 1996 begon het werk en eind 1997 was dit, met dank aan diverse overheden, sponsoren en donateurs, gereed.
Voor het maalvaardig maken werd gebruik gemaakt van het gaandewerk van de in 1972 onttakelde (en in 1993 geheel verdwenen) korenmolen van Heeten. 

Sindsdien wordt de molen geregeld in werking gesteld waarbij soms wordt gemalen. 

In juli 2017 werd een in 2015 gestoken roede verwijderd, vanwege de inmiddels ontstane problemen rond gedeelde roeden. Men ging voorlopig met één roede verder. Een nieuwe roede, uit één stuk, is op 15 november 2018 gestoken.

Eind juni 2024 ging de kap, compleet met de nog opgehekte binnenroede, eraf (de andere roede had men uiteraard eerst verwijderd). Het herstel op de grond betreft in ieder geval de windpeluw (wordt nieuw) en het gehele rietdek op de kap.