De Molenschool werd aan het begin van de twintigste eeuw opgericht als buurtschool voor het Molenkwartier, dat sinds het laatste kwart van de negentiende eeuw sterk aan het groeien was. De architect van de oudbouw, Frans Van Rompaey, kreeg in 1905 de opdracht om een ontwerp te maken voor de nieuwe Molenschool. De school diende te omvatten: twee klassen voor jongens, twee klassen voor meisjes, een onderwijzerswoning en twee speelkoeren met luifels en sanitair. Meisjes en jongens kregen in die tijd nog gescheiden onderwijs, wat zich duidelijk vertaalde in de opzet van de school; het waren in feite twee afzonderlijke scholen met dezelfde plattegrond, maar dan gespiegeld tegen elkaar geplaatst. Dit is in de huidige situatie nog het meest duidelijk te herkennen aan de twee naast elkaar gelegen identieke trapzalen in het midden van het gebouw.

De in 1904 oorspronkelijk voorziene schoolcapaciteit bleek in de jaren daaropvolgend door de snelle groei van het Molenkwartier telkens onvoldoende. De school werd hierdoor stapsgewijs uitgebreid over een periode van zo’n vijftig jaar, waaronder met een bewaarschool (kleuterschool) aan de kant van de Eikenlei in 1911 en een turnzaal in 1955. De meeste van deze uitbreidingen zijn ook ontworpen door Frans Van Rompaey in dezelfde stijl als het oorspronkelijke schoolgebouw. De geleidelijke groei van het schoolgebouw is hierdoor veel minder duidelijk zichtbaar in het gevelbeeld.