De huidige molen is de laatst overgeblevene van de zeven molens die op de Sonsbeek (vroeger Molen- of Sint Jansbeek genoemd) hebben gestaan. Deze was - in de stroomrichting gezien - de vijfde molen. Naast een korenmolen waren er o.a. ook een olie-, een papier- en een runmolen. Deze molens verdwenen later om onder meer het landgoed te kunnen verfraaien. De huidige grote en kleine waterval in het park werden ten koste van De Gelderse Molen (oliemolen) en De Sonsbeekse Molen (papiermolen) aangelegd.

Van de vroegste geschiedenis van De Witte Molen is weinig bekend. Er zijn aanwijzingen dat de molen rond 1470 gebouwd moet zijn. De vroegere eigenaren van de molen en omliggende weide waren: Angela Dibbets (? - 1695), Sophia Engelen (1695 - 1725), Engelbert van Eck en zijn erven (1725 - 1810).
In 1810 voegde Theodoor baron de Smeth in eigendom de molen samen met zijn landgoed Sonsbeek. In of vlak na 1821 kwam het complex in handen van H.J.C.J. baron van Heeckeren van Enghuizen. In 1899 werd de gemeente Arnhem eigenaar van wat nu "Park Sonsbeek" heet.

In 1966/67 werd de molen zeer grondig gerestaureerd, wat voor het gaandewerk betreft neerkwam op herbouw. Dit werk werd verricht door molenmaker Gerrit Jan ten Have uit Vorden.

Met steun van de ANWB kon in 1984 aan de molen een restauratie plaats vinden. In september 1998 werd aan de molen een nieuwe ingrijpende restauratie afgerond. In 2017 werd een herstelbeurt afgerond, waarbij onder meer de jacobsladder weer maalvaardige werd gemaakt.
De molen is regelmatig in gebruik voor het malen van meelsoorten en maakt daarnaast deel uit van een bezoekerscentrum. Twee van de drie koppels zijn maalvaardig en in gebruik, het ene voor voer- en het andere voor consumptiegraan.