De waterburcht Nieuwermolen wordt voor het eerst vermeld in vijftiende-eeuwse bronnen en dankt haar naam aan de nabijgelegen watermolen aan de Nieuwermolenbeek, die eeuwenlang de natuurlijke grens met Asse vormde. Deze molen, gelegen ten noordwesten van het kasteel, speelde niet alleen een economische rol, maar fungeerde ook als landschappelijk referentiepunt waaraan het domein zijn benaming ontleende. De aanwezigheid van stromend water bepaalde in hoge mate zowel de defensieve als de functionele ontwikkeling van het kasteel.
Doorheen de late middeleeuwen en de vroegmoderne tijd wisselde Nieuwermolen meermaals van eigenaar. Tijdens de godsdienstoorlogen van de tweede helft van de zestiende eeuw werd het kasteel zwaar getroffen. In de jaren 1580 werd het complex grotendeels verwoest, een lot dat het deelde met tal van adellijke residenties in de Zuidelijke Nederlanden. In 1587 werd het domein aangekocht door Lodewijk Verreycke, een invloedrijk diplomaat en eerste secretaris van koning Filips II van Spanje. Verreycke liet het kasteel grondig heropbouwen tussen circa 1596 en 1606. Deze heropbouwcampagne is nog steeds afleesbaar in de gevels, onder meer dankzij de jaartalankers in de westelijke vleugel, die getuigen van deze fase van wederopstanding.
Het herstelde kasteel kende echter opnieuw een gewelddadige onderbreking van zijn geschiedenis in 1695, toen het tijdens de oorlogen van Lodewijk XIV werd geplunderd en zwaar beschadigd door Franse troepen. Ondanks deze tegenslag bleef het domein tot 1754 in handen van de familie Verreycke. In dat jaar kwam het kasteel in bezit van Joseph-Adrien Anne, onder wiens bewind vermoedelijk belangrijke verbouwingen en aanpassingen werden doorgevoerd. Deze ingrepen pasten het gebouw aan de wooncomforteisen van de achttiende eeuw aan en verminderden geleidelijk het uitgesproken militaire karakter van de waterburcht.
Het huidige uitzicht van Nieuwermolen dateert hoofdzakelijk uit het begin van de negentiende eeuw. Het betreft een L-vormig waterslot, opgetrokken in baksteen en zandsteen, waarin bouwtradities uit de zestiende en zeventiende eeuw worden gecombineerd met latere achttiende- en negentiende-eeuwse aanpassingen. De omliggende grachten bleven behouden en benadrukken nog steeds het historische verdedigingsconcept, al kreeg het domein in de loop der tijd een uitgesproken residentieel karakter.
Sinds 1928 is het kasteel eigendom van de familie de Ghellinck-Vaernewijck. In 1962 werd het beschermd als monument, wat het belang van het gebouw als waardevol erfgoed officieel erkende. Tot op vandaag wordt Nieuwermolen bewoond door dezelfde familie, waardoor het een zeldzaam voorbeeld vormt van de langdurige continuïteit van een historische waterburcht in de regio. Het kasteel belichaamt daarmee niet alleen een rijk architecturaal verleden, maar ook een levend verhaal van bewoning, herstel en erfgoedzorg doorheen meer dan vijf eeuwen geschiedenis.