Le moulin est mentionné une première fois le 17 janvier 1397, dans une charte par laquelle le maître des Eaux et forêts confirme à la communauté des habitants de Murviel le droit de pêcher dans l'Orb depuis le moulin de Michel Raynaud jusqu'au moulin du roi à Thézan, droit précédemment confirmé par le roi en 1381 (information Christine Vézian). Le plan barlong à éperon et la qualité de la mise en œuvre de l’appareil semblent indiquer que le moulin de la Roque a été construit au 13e siècle.

Différents aménagements semblent avoir été effectués au XVIe ou au XVIIe siècle, notamment la reconstruction de la partie nord-ouest de l’édifice, où a été aménagée la porte d’entrée surmontée d’un arc plein-cintre. La voûte en berceau, qui couvre l’édifice, pourrait également avoir été reconstruite à cette période.

Sur le compoix de la commune de 1670, le moulin possède deux paires de meules. Il apparaît sous la rubrique du marquis de Murviel, également propriétaire des moulins de Réals implantés 1km en aval du fleuve, sur le terroir de Murviel-lès-Béziers. Le compoix mentionne également un cazal (remise) ainsi qu’une maison avec four, servant probablement de logement au meunier. En 1796, Mme Spinola, marquise de Murviel, est encore propriétaire des moulins de la Roque et de Réals. Le 28 juillet de cette même année, elle les donne en fermage à Alexandre et Jean Guy, demeurant aux moulins de Carlet (commune de Lignan-sur-Orb).

Le moulin de la Roque ne fonctionne plus qu’avec une paire de meules. Les deux moulins sont vendus à la bougie le 13 juin 1800, après la mort de la marquise. Ils sont acquis par Alexandre Guy pour la somme de 24 000 francs. Le moulin, aujourd’hui en ruines, semble avoir été abandonné dans la première moitié du 19e siècle. Il a été consolidé et mis en sécurité en 2017 par le Département de l'Hérault avec le concours de l'association Concordia.