Karlebo Mølle blev opført i 1835 efter at dens forgænger, en stubmølle, var brændt ned.
Mølletypen kaldes ”hollandsk bakkemølle” eller ”kældermølle”. Dens vinger er forsynet med vindbrædder og sejl. Oprindeligt havde møllen krøjebjælker, men den er nu forsynet med et krøjeværk med vindrose.
I 1920'erne blev der opsat en hjælpemotor, der kunne trække flere af møllens maskiner.
Motoren eksisterer desværre ikke mere. I 1946 ophørte driften af møllen, og det var egentlig meningen at den skulle rives ned, men det blev heldigvis forhindret, og i 1950 blev den fredet. Først den 9.juli 2013 fik møllevingerne igen sejl på, efter omkring 67 års stilstand.
Det meste af møllens inventar - kværne, sigter, gangtøj m.v. - er bevaret, og den fremstår nu som museums mølle.