Ya en tiempos romanos se construyeron los molinos que le dan nombre a la localidad.
Durante la Guerra de la Independencia Española, en Arroyomolinos se produjo una importante victoria sobre el ejército francés.
Del interior destacan varias obras que se pueden fechar las más antigua en el siglo XV como es el rico sepulcro también plateresco, en la parte superior tiene un crucifijo y ángeles a los lados, todo ello en piedra; se ignora a quién pudo haber pertenecido, pues su descubrimiento es de fecha reciente.
Obra poco conocida pero no por ello menos importante es la tabla Virgen de la Leche, su nombre se debe al tema tratado, ya que se representa a la virgen madre amamantando a su hijo.
Consta de una sola nave con tres cuerpos, camarín y sacristía.
Está reforzada por el exterior de recios contrafuertes, que van adosados a los muros, dando resistencia al tiempo para seguir para seguir desafiando al paso del tiempo: en el tejado, sobre la parte que cubre el altar, se levanta una humilde espadaña donde hay una pequeña campana.