Den nordre af de to møller, der ligger hvor Mølleåen fortsætter sit løb fra Lyngby Sø og østpå, blev grundlagt i 1762.
Møllen var en hammermølle, hvor vandkraften drev et hammerværk, der bl.a. blev brugt til at producere søm. Med tiden blev møllen dog ligesom Lyngby Søndre Mølle udelukkende brugt som kornmølle.
I midten af 1800-tallet fik den sit nuværende udseende, hvor mølleværket blev gjort større og en bygning til lager for korn og mel tilføjet mod syd.
I 1900-tallet har møllen ikke været i brug, og mølleværket er fjernet. Det er dog blevet rekonstrueret i 1970’erne, så man i dag kan se møllen i arbejde. Den er den eneste, fungerende vandmølle ved Mølleåen.
Lyngby Nordre Mølle er fredet.