Le moulin tel qu'il se présente aujourd'hui a pu être construit au XVIIIe siècle. Un moulin apparaît déjà à cet emplacement sur le carte de la région par Claude Masse en 1720. Le moulin figure ensuite sur le plan cadastral de 1835. Ce dernier montre déjà l'existence du clos de mur autour du moulin, du logis selon une emprise au sol proche de celle d'aujourd'hui, la vaste grange-étable au nord, mais pas les dépendances au sud, par conséquent plus récentes.

Il semble qu'au milieu du XVIIe siècle, le moulin de la Pichonnière, tout comme le domaine de la Pichonnière au sud, appartenait à la famille Carrel, en particulier Jean Carrel, sieur du Peux, conseiller secrétaire de Gaston, duc d'Orléans, marié en 1646, à Fontenay-le-Comte, avec Renée Pascaud. Parmi leurs deux filles, Catherine, époux de Gabriel Dorin de Poiron, possède ensuite le domaine la Pichonnière. Sa soeur, Suzanne Carrel se marie en 1673, à Nalliers, avec Louis Barraud, écuyer, sieur de la Grange. Dans la première moitié du XVIIIe siècle, le moulin et la maison de la Pichonnière appartiennent à leur fils, Henri Louis Barraud, chevalier, seigneur de Puigné, puis à son neveu (fils de sa sœur Françoise), Charles de La Boucherie (1723-1786), écuyer, seigneur du Guy, demeurant à Saint-Denis-du-Payré. Le moulin et la maison sont arrentés le 20 février 1744, devant Desgranges, notaire à Fontenay-le-Comte, à Jean Simonneau et son épouse Renée Gelé. Celle-ci, veuve en premières noces du batelier Pierre Picoron, de Taugon, transmet la rente à ses enfants, Armant et Françoise Picoron, veuve de Pierre Boutin, lesquels la remettent le 27 mai 1764 à Charles de La Boucherie.

Un mois plus tard, le 26 juin 1764, le moulin et la maison de la Pichonnière sont vendus par celui-ci, pour 1700 livres, à François Simonneau (1715-1793), meunier, et son épouse Jeanne Moreau (1720-1788), venant de la Porte-de-l'Ile, à Saint-Pierre-le-Vieux. Ils s'y installent à partir de 1768 environ (leurs enfants sont nés avant cette date à Saint-Pierre-le-Vieux). Jeanne Moreau décède au moulin de la Pichonnière en 1788. Le moulin passe ensuite à leur fils, François Simonneau (1754-1820), époux de Jeanne Patarin, décédé là en 1820, puis au neveu et gendre de celui-ci, Jean Simonneau (1795-1870), un temps maire de Maillé, et époux de Marie Simonneau, sa cousine. C'est à lui que le moulin appartient au cadastre de 1835, et c'est lui qui fait reconstruire le logis en 1863 et 1868, selon le cadastre. Le tout passe ensuite à son fils, Jean Simonneau (1829-1887), époux de Marie Mainard, maire de Maillé comme son père. A l'intérieur du moulin, parmi les graffiti, l'un d'eux porte la signature de "JEAN MAINARD FARINIER (...) 1828" (le farinier était l'exploitant du moulin, le meunier son propriétaire).

Après la mort de Jean Simonneau en 1887, son cousin Xavier Simonneau (1867-1943) s'établit au moulin de la Pichonnière (il en deviendra propriétaire en 1911), juste avant de se marier en 1896 avec Irma Pierceau. Vers 1905, il est rejoint par un second meunier, Charles Prunier (1869-1929), époux de Marie Bigot. Après la mort de ce dernier en 1929, son gendre Maurice Garreau reprend l'exploitation, tandis que Xavier Simonneau, ancien meunier, quitte le moulin, alors désaffecté. Le moulin est restauré en 2007 par l'association des Amis du moulin de la Pichonnière, retrouvant son toit, ses ailes et un mécanisme.