De Vijfhuizer polder is ontstaan in 1649 door het samenvoegen van een aantal kleine polders. Het verzoek was afkomstig van de meeste en grootste ingelanden van de Vijfhuizen in de ban van Nieuwerkerk en van de eigenaars van enige landen gelegen in de ban van Haarlemmerliede, tezamen groot omstreeks 170 morgen. Men wilde deze gronden in één polder verenigen op de voorwaarde dat het gebied 's zomers zou worden bemalen en 's winters met het meerwater - Rijnlands boezem - gemeen zou liggen. Voor deze (zomer)bemaling zou dan een 'bequame molen' nodig zijn, die geplaatst zou moeten worden aan de Poel benoorden Vijfhuizen. Bij besluit van 17 augustus 1649 werd door Rijnland tot de uitvoering van deze plannen vergunning verleend. Uit een contract voor het onderhoud aan de polderwerken van 1816 blijkt duidelijk, dat er toen een geheel met hout gedekte wipmolen met scheprad stond.
Het is aannemelijk dat dit nog de omstreeks 1649-1650 gebouwde molen was die op 31 december 1859 door brand verloren ging. Teneinde in de bemaling te kunnen voorzien werd toen een klein vijzelmolentje gebouwd met een vlucht van 9,5 m. en een vijzeltje van 0,82 m. middellijn. Toch was dit niet voldoende, want er werd in ieder geval een plan gemaakt om op de plaats van de afgebrande molen een kleine wipmolen met vijzel met een vlucht van 12,6 m te bouwen. Uiteindelijk is hij wel gebouwd, maar niet op de eerst gedachte plaats, terwijl de molen ook iets groter werd uitgevoerd, zodat in het begin van de jaren zestig van de vorige eeuw de polder door twee molentjes werd bemalen.
Blijkens de waterstaatskaart van 1865 was de polder toen verdeeld in twee peilafdelingen. Een westelijk gedeelte, groot 105 ha en een oostelijk, langs de ringvaart van de Haarlemmermeer gelegen lager deel, groot 25 ha. Het grootste deel werd ongetwijfeld bemalen door de grootste molen die ca. 200 m. ten noord-noordwesten van de huidige molen stond en die via een korte voorboezem op de ringvaart uitmaalde. Het laagste en kleinste deel zal bemalen zijn door de kleinste molen, welke aan de Ringvaart stond recht tegenover de Vijfhuizerweg in de Haarlemmermeer. Op 30 november 1860 wordt Jacob Haster, landbouwer te Haarlem, aangesteld als molenaar op de twee molens van de polder. Het polderbestuur, in die tijd bestaand uit drie poldermeesters en de burgemeester van de gemeente Zuid-Schalkwijk, constateerde dat de molenaar op 4 en 5 maart 1861 "de molens niet heeft laten malen ondanks gunstige wind". Op grond van artikel 2 van zijn akte van aanstelling wordt hij ontslagen met ingang van 7 maart 1861.
De bemaling met deze twee molentjes is niet voldoende geweest, zodat besloten werd om ze te vervangen door een nieuwe grote vijzelmolen. De bouw hiervan werd op 22 december 1873 aangenomen voor een totaalbedrag van ƒ 10.150,-- door molenmaker Jan Stam te Ursem. Blijkbaar was hij in de zomer van 1874 gereed: beide kleine molens werden althans op 18 september dat jaar voor afbraak verkocht.

In april 1924 is vergunning verleend voor het bouwen van woonruimte in de molen. Op 10 mei 1924 werd Wilhelmus Hendrikus Bulters aangesteld als molenaar/bode. Op 1 maart 1932 kreeg hij oneervol ontslag: hij had naast zijn betrekking als molenaar extra werk nodig om zijn gezin te kunnen onderhouden. Daarom werkte hij in als turfsteker in het gebied tegenover de molen, aan de Haarlemmermeerse zijde van de Ringvaart. Zijn vrouw bediende dan de molen, maar had moeite met het kruien en het opzeilen. De ingelanden van de polder hebben zich op een gegeven moment beklaagd en dit leidde tot het dat ontslag. Op 1 april 1932 kreeg Franciscus Godefridus Hendriks een tijdelijke aanstelling als molenaar/bode; een jaar later kreeg hij een vaste aanstelling. Op 1 november 1948 verleende men hem eervol ontslag.

In 1938 heeft molenmaker Moejes uit Oudorp in opdracht van het polderbestuur een stalen vijzel met elektromotor aangebracht. Deze Heemaf-motor met een vermogen van 12 pk is verschuifbaar op een slee door middel van een draaispindel (zodat eventueel de windkracht ook kon worden gebruikt). Door middel van een vertragingskast wordt een stalen vijzel aangedreven, die volgens berekeningen 15 m3 per minuut zou kunnen uitslaan. Het geheel is geleverd door de firma Hubert uit Sneek. Een identieke installatie was tot ca. 1984 aanwezig op de Veermolen te Penningsveer. Vijfhuizer- en Veerpolder (en feitelijk alle polders rond Haarlem) hadden in die tijd hetzelfde bestuur. Voor zover bekend is een dergelijke installatie niet meer in Nederland aanwezig. Een aardig detail is dat Moejes ook een nieuw keukenblok en een kastje boven dit blok heeft aangebracht. Dit kastje is nog steeds aanwezig.
Het polderbestuur had ook nog een optie voor de plaatsing van een Kromhout dieselmotor voor de aandrijving van de bestaande houten vijzel. Met deze installatie zou de molen onbruikbaar worden als woning. Er bestond ook geen mogelijkheid meer om op wind te malen. Deze optie is nooit uitgevoerd; het zou uiteindelijk geleid hebben tot afbraak of verbouw tot stomp. De beslissing om in 1938 de windkracht in principe te handhaven betaalde zich uit: tijdens de Tweede Wereldoorlog heeft de molen naast zijn eigen gebied ook de aangrenzende Poelpolder kunnen bemalen.

Op 1 november 1952 kreeg Hermanus Bartholomeus Kersten een tijdelijke aanstelling als waterschapsambtenaar, zijn functie staat beschreven als molenaar/motordrijver/bode. Op 1 november 1953 kreeg hij een vaste aanstelling voor een jaarsalaris van f 356,17. Er wordt duidelijk gesteld dat deze functie een nevenbetrekking is. Op 1 augustus 1968 kreeg hij, vanwege de opheffing van de polder, eervol ontslag, maar mocht in de molen blijven wonen. 

Tussen 1955 en 1959 is een restauratie aan de molen uitgevoerd met subsidie van de provincie Noord-Holland en de gemeente Haarlemmerliede en Spaarnwoude (90%), de polder zelf betaalde 10%. Niet duidelijk is, wat toen aan de molen is uitgevoerd; wél is er in die periode ook intern verbouwd: zo werd een elektrische verwarming aangebracht en een nieuwe trapopgang gemaakt bij de deur aan de Ringvaartzijde.

In de jaren zestig en zeventig is een groot deel van deze polder en de aangrenzende Poelpolder vanwege stadsuitbreiding van Haarlem bebouwd en is het resterende gebied ontpolderd, waarna de molen in eigendom is overgegaan naar de gemeente Haarlem. Het overgebleven deel van de beide polders werd door de in de molen gelegen vijzel en een later hierbij geplaatste kleine pomp bemalen.

De in verval geraakte molen werd in 1973 draaivaardig gerestaureerd en was daarna zo nu en dan in werking; helaas traden na ca. 10 jaar zoveel problemen op, dat de molen weer tot stilstand kwam: de restauratie was gewoon onvoldoende van kwaliteit geweest!
Na een tweede mislukte restauratie in de jaren '90 kregen vrijwilligers van de Stichting Molens Zuid-Kennemerland de molen onder beheer. Hierna werden stukje bij beetje allerlei werkzaamheden verricht; voor bepaalde zaken wordt de molenmaker ingeschakeld. Belangrijk was het egaliseren van de uitgezakte molenwerf en - zeer belangrijk - het maken van een nieuwe toegangsweg; vanwege problemen rond het recht van overpad was het daarvoor niet mogelijk, de molen open te stellen voor bezoek.

Medio 2007 waren de problemen nog niet echt opgelost: al sinds de jaren '70 raakten de lange schoren tijdens het kruien op sommige plaatsen het riet; men vond een voorlopige oplossing gevonden door plaatsing van een 'galghout' aan de onderzijde van de staartbalk, waar beide schoren op werden gemonteerd. Vervolgens braken de houten rollen alsmaar en heeft men de kap gefixeerd op ZW (inmiddels zijn er ijzeren rollen aangebracht).
In de zomer van 2010 werd de staart grotendeels vernieuwd. Belangrijk daarbij was het vernieuwen van de lange spruit, waarmee de problemen met het kruien eindelijk voorbij waren.

Naast de molen staat tegenwoordig een schuurtje, zodat de ruimte in de molen beter kan worden ingericht voor het ontvangen van bezoek.

Eind 2015 heeft men de molen stil moeten zetten: beide roeden bleken slecht en dienden te worden vervangen. In het najaar van 2017 is tot dit laatste opdracht gegeven.
Nadat de roeden in de nazomer van 2018 waren kaalgezet, volgde op 25 september dat jaar de vervanging. In snel tempo werd eerst de oude buitenroede verwijderd en daarna de nieuwe gestoken, vervolgens gebeurde hetzelfde met de binnenroede. Eén en ander door middel van een grote kraan, die aan de overkant van de Ringvaart opgesteld stond. NIet lang daarna was de molen weer draaivaardig.