Un moulin à vent en pierre est déjà mentionné à Walincourt en 1293. Le moulin contemporain a été construit au XVesiècle[1]. À l'époque féodale, le moulin est un moulin banal, appartenant au seigneur de Walincourt.
Après la Révolution française, le moulin, situé à quelques mètres du finage de Dehéries[1],[2], est passé aux mains de meuniers privés. Il a continué à fonctionner jusqu'en 1914, date à laquelle il a été fermé en raison de la Première Guerre mondiale. Le dernier meunier est Arthur Brunet, il a donné son nom au moulin[1]. En 1916, un pilote s'est écrasé près du moulin, ce qui a incité les occupants allemands à y installer un poste de surveillance, celui-ci a fonctionné jusqu'à la fin de la guerre, le moulin est alors «décapité[1]».
Le moulin vu depuis la route de Bohain à Dehéries.
Le moulin a été abandonné et est finalement tombé en ruine[1]. À partir de 1987, des tentatives ont été entreprises pour le sauver. En 1990, le moulin est racheté par la municipalité. La restauration débute sous l'impulsion du docteur Joël Blondiaux[1]. L'association des Amis du Vieux Moulin est fondée[1] en 1991[2]. La cave voûtée en pierre de taille du moulin est d'abord sécurisée. À partir de 1992, le corps du moulin est construit en pierre et en brique. Des pierres sont récupérées sur de vieilles habitations[1]. La toiture est installée en 1998. Les ailes suivent en 2002. Le moulin est inauguré le . Sa toiture —la partie amovible— pèse quatorze tonnes[1].
Le rez-de-Chaussée du moulin ainsi que sont premier étage sont utilisés pour une exposition permanente sur le moulin et sa restauration[1]. En 2019 le moulin est à nouveau restauré, des pierres très abîmées sont changées, les joints sont refaits. Le chantier coûte 25 000€[2]. La forme tronconique du moulin facilite les infiltrations d'eau[3], néanmoins la gouttière envisagée n'a pas été installée[2].
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