Die Riepenburger Mühle ist die älteste und größte erhaltene Kornwindmühle Hamburgs. Die erste Erwähnung einer Mühle an dieser Stelle stammt aus dem Jahre 1318, womit der Standort zu den ältesten Windmühlenstandorten Deutschlands gehört. Die Mühle gehörte damals zur Riepenburg, einem befestigten Schloss am Elbdeich. Namensgeber war der Ritter Hermann Ribe, der im 13. Jh. der Besitzer war. 1420 gelangte die Riepenburg samt Mühle durch eine Schlacht in den gemeinsamen Besitz der Städte Hamburg und Lübeck. Bis zu ihrem Verkauf im Jahre 1880 war die Riepenburger Mühle eine herrschaftliche Mühle, die vom Bergedorfer Amtmann an einen Müller verpachtet wurde. Bei den Vorläufern der heutigen Mühle handelte es sich um Bockwindmühlen. Bereits 1765 wurde der Bau einer Holländerwindmühle geplant, was aber aus Kostengründen verworfen wurde.

Die heutige Mühle wurde 1828 als Galerieholländerwindmühle errichtet. Bis 1863 war die Riepenburger Mühle eine Zwangsmühle. Die Bewohner von Bergedorf, Geesthacht und den Vierlanden waren verpflichtet ihr Korn entweder auf der Riepenburger Mühle oder der Kornwassermühle in Bergedorf mahlen zu lassen. Bei ihrem Bau wurde die Riepenburger Mühle mit vier Mahlgängen ausgestattet - drei Mahlgänge und ein Graupengang. Den Graupengang ersetzte man 1867 durch einen Feinmehlgang mit französischen Mahlsteinen.

Ursprünglich hatte die Mühle einen Steert. 1871 erfolgte der Austausch gegen eine Windrose. Im Jahre 1880 kaufte H. A. Busch - ein Einheimischer - die Riepenburger Mühle von der Stadt Hamburg. Er verbesserte und modernisierte den Betrieb und führte neue Geschäftszweige, wie z.B. einen Futtermittelhandel ein. 1888 erweiterte Busch den Betrieb durch den Anbau einer Dampfmühle. Sie blieb bis 1919 in Betrieb, ihr Schornstein wurde jedoch erst in den 1930er Jahren entfernt. Um 1900 wurden zwei motorbetriebene Schrotgänge eingebaut. 1953 erfolgte die Umstellung aller Maschinen auf elektrischen Einzelantrieb. 1963 wurde eine Hammermühle eingebaut. Sie ist heute noch funktionstüchtig. 1970 baute man eine vollautomatische Getreideannahme auf, die jedoch 1996 wieder entfernt wurde.

Bis 1990 war die Mühle in Betrieb - zuletzt nur noch zur Futtermittelherstellung. Dann setzte sich der letzte Müller, Karl-Heinz Busch - Urenkel des Käufers H. A. Busch von 1880 -, zur Ruhe. Die Riepenburger Mühle steht seit 1939 unter Denkmalschutz. Sie ist eine der wenigen Mühlen in Hamburg, deren Windmahlgang noch funktionstüchtig ist und deren Flügel sich regelmäßig im Wind drehen. Für ihren Erhalt setzt sich seit März 1999 der Verein "Riepenburger Mühle e.V." ein.

Im Oktober 2001 kauft der Verein "Riepenburger Mühle e.V." die Mühle, Anbauten und ca. 5.500 m² Land. 2002 beginnt der Verein mit den umfangreichsten Restaurierungsmaßnahmen seit dem Bau der Mühle. 2003 wurde eine neue Galerie in Eiche errichtet. 2006 sind die wichtigsten Maßnahmen abgeschlossen, die Kappe wurde erneuert und ein Windmahlgang eingebaut. Im Frühjahr 2007 wurden die alten Stahlruten mit neuen Klappen, Hecken und Windbrettern versehen und montiert. Damit ist die Mühle wieder windgängig. Seitdem restauriert der Verein alte Müllereimaschinen, die in der Mühle wieder zum Einsatz kommen.