Møllevejens oprindelse kan føres tilbage til omkring 1755. På dette tidspunkt opførte ejeren af Århus Vandmølle en vejrmølle - Magda-lene Mølle, der senere blev omdøbt til Vesterbro Mølle - på bakken ved byens nordlige tofter nordvest for vandmøllen ved Mølleengen.

Vejen, der førte til møllen, udgik fra en markvej, som senere skulle blive til Langelandsgade

Navnet Møllevejen, der er opstået som en naturlig benævnelse af vej-stykket til møllen, er gennem tiden blevet vejens officielle navn.

Møllen indstillede sin aktivitet og blev nedrevet omkring 1918.

I 1970 blev vejens første boligbebyggelse - en 4 etages rødstensbygning med fladt tag - opført på den gamle møllegrund.

Vejen, der tidligere var præget af sin funktion som adgangsvej til Vesterbro Mølle og Tømrermestrenes Save- og Høvleværk, fremstår i dag som en vej, der udover at have forbindelse til Mønsgade og Botanisk Have vanskeligt lader sig definere.

Vejens østlige del, stykket mellem Hjortensgade og Langelandsgade, fremkom i slutningen af 1930'erne, da man ved en stor gadeomlægning førte Hjortensgade frem til Langelandsgade.

Se arkitekturtegninger og byggesagskorrespondance på Aarhus Kommunes digitaliserede byggesagsarkiv på https://byggesager.aarhuskommune.dk/