Over het ontstaan en de bouw van de molen divergeren de meningen. Volgens M. Tits is de Sluismolen één van de oudste Leuvense molens: hij werd begin 12de eeuw opgetrokken door Roelof Bocart en Wilmar Althers, in opdracht van de toenmalige hertog; zijn bestaan zou geattesteerd zijn door hertogelijke schenkingen van renten en rechten op de molen tussen 1131 en 1140, in 1283 en 1296. A. Meulemans daarentegen situeert de bouw ervan tussen 1369 en 1430 op basis van expliciete vermeldingen van de Sluismolen in hertogelijke ordonnanties. Volgens E. Van Even zou de molen pas zijn opgericht in 1451.

Zijn benaming werd afgeleid van de nabijgelegen sluis die de scheepvaart over de Dijle regelde en die gebouwd werd voorbij de plaats waar de Voer uitmondt in de Dijle. De opening van de sluis tweemaal per dag - 's morgens en rond de vespers - en de duur van de openstelling, evenals de hoogte van de balken voor het sluiten van de sluis, werd geregeld bij ordonnantie van 1332, nog bevestigd en veralgemeend door hertog Wenzel in 1369.

Als banmolen bestond de Sluismolen uit een rogge- en tarwemolen, elk aangedreven door een waterrad. Hij was één van de 39 molens die Leuven vóór 1400 binnen binnen zijn tweede stadsomwalling telde.

In 1451 werd de Sluismolen herbouwd volgens de plannen van Gilles Pauwels, bouwmeester in dienst van Philips de Goede. Na beschadigingen door overstromingen in 1500 en 1532 volgde in 1537 de heropbouw van de sluis (en molen?) door Jan van Hougaerden, meester-metser in dienst van de stad, volgens de plannen van Lodewijk van Bodeghem, architect van Keizer Karel. In de 17de eeuw functioneerde de molen als moutmolen.

April 1842 werd de Sluismolen eigendom van de Stad, die hem nadien in huur gaf. Na zware overstromingen in 1891 werd een technische commissie geïnstalleerd die de waterhuishouding in de binnenstad grondig onderzocht teneinde soortgelijke overstromingen in de toekomst te vermijden. Zoals aan de meeste watermolens en sluizen, dienden ook aan de Sluismolen aanpassingen uitgevoerd te worden. De geplande werken lieten echter lang op zich wachten. Pas in 1927 zouden de inmiddels in vervallen toestand geraakte installaties vervangen worden door een nieuwe constructie: een sluiswerk in gewapend beton, dat nu nog bestaat. Van de molen zelf blijven thans nog enkele muurgedeelten en de oude sluisgaten over. Heden vervult de sluis van de vroegere Sluismolen nog steeds een belangrijke regulariserende functie inzake de waterbeheersing van de Dijle en de waterbevoorrading van de Leuvense vaart.

Constructie in natuursteen, namelijk kalk- en ijzerzandsteen, en baksteenmetselwerk. Twee bogen, segmentbogig afgewerkt, waarschijnlijk reeds daterend uit de 16de eeuw, waaronder zich eertijds de maal- en los- en schipsluis bevonden. Recenter betonnen sluiswerk van 1927 met houten sluisdeuren met gesmede vork, tand- en heugelsysteem en ijzeren sponningen. Bovenop de overbruggingen bevinden zich nog muurrestanten van de maal- en bedieningsgebouwen.