En 1847, un petit moulin à blé est attesté à Varennes, il appartient alors au prince de Beauvais. C'est en 1857 que M. Tonnelier le rachète et demande au préfet l'autorisation d'y créer une usine à papier. Cet entrepreneur originaire d'Avoise a d'abord été notaire, avant de se lancer en 1843 dans la papeterie en achetant le moulin des Navrans. Il y exploite alors une machine à papier en société avec son frère et son beau-frère. Profitant de la reprise des affaires après la crise de 1848, il construit un nouvel établissement au Lude. C'est pourquoi, quand M. Tonnelier fait construire la papeterie de Varennes, il a déjà une société d'un capital de 1.500.000 francs. C'est l'ingénieur hydraulicien Callon, qui conçoit cette usine nouvelle, symbole de la réussite de M. Tonnelier. On y retrouvera les mêmes dispositions architecturales que dans celle de la Courbe au Lude, pour une utilisation optimale de l'énergie hydraulique. Un vaste bâtiment (60 x 27 m) abrite l'ensemble des machines. A savoir : trois turbines de trente chevaux, actionnant douze cylindres et une quatrième turbine plus petite permettant le fonctionnement des deux machines à papier. De 1860 à 1866, M. Tonnelier demande l'autorisation d'installer trois machines à vapeur pour « fournir la vapeur nécessaire pour chauffer les cylindres sécheurs et lessiveurs ». L'ensemble du système hydraulique-thermique, porte la capacité de l'usine à 200 chevaux en 1899. En 1917, elle sera de 450 chevaux, dont 300 provenant des machines à vapeur. Dès la création de l'usine, l'éloignement du bourg pousse M. Tonnelier à faire construire toute une série d'infrastructures sociales. 59 logements, dont 38 à simple rez-de-chaussée. sont alors édifiés. Ces derniers sont attribués aux ouvriers et possèdent chacun deux pièces (cuisine et chambre) plus un cellier. Un bâtiment à étage aujourd'hui appelé « bâtiment des célibataires » devait servir à abriter les couples sans enfants. L'alimentation en eau était fournie par trois pompes, tandis que les femmes avaient accès à des lavoirs. On note aussi la présence d'une école. Elle était dirigée par deux soeurs rémunérées par le propriétaire et abritait le logement des institutrices. Deux classes pouvant contenir 30 enfants, accueillaient les petits, puis les filles pour l'école élémentaire, les garçons devant aller à Aubigné-Racan. A cet ensemble s'ajoutaient une pharmacie assurant gratuitement les soins pour les ouvriers et un débit de tabac servant aussi d'épicerie et de mercerie. En 1899, la papeterie emploie 120 ouvriers, sous la direction de M. Aubertin, mais elle appartient toujours à la famille Tonnelier. En 1917, elle est entre les mains d'un certain M. Durand, qui y produit des papiers fins à écrire et à imprimer, ainsi que du papier buvard. Par la suite, M. Chouannard et fils deviennent propriétaires du site. Ces papetiers ne sont pas originaires du département, mais de l'Oise où du Loiret : ils possèdent alors déjà deux usines créees en 1828. Peu avant la Seconde Guerre mondiale, la raison sociale change, on parle de « société d'exploitation des papeteries de Varennes », spécialisée dans la fabrication de « pâtes pur chiffon, écrues ou blanchies, humides ou sèches ». L'usine est aujourd'hui la propriété de la société Allard spécialisée dans le recyclage de cartons usagés. Une petite turbine est conservée sur le site. L'usine conserve également une machine à broyer le papier de marque Thiry et Cie en bon état.