Die alten Gebäude der Mühle Tiefenbrunnen wurden 1889/90 als Brauerei mit aufwändigen Repräsentationsfassaden in Sichtbackstein erbaut. Das im „Schlösschenstil“ gestaltete Äussere ist typisch für die Bauten der Nahrungsmittelindustrie der Belle Epoque.

1913 wurde das Hauptgebäude zur Mühle umgebaut und das gegenüberliegende Gebäude als Kühlhaus eingerichtet. Die von der Familie Wehrli betriebene Mühle war bis zu ihrer Stilllegung Ende 1983 eines der letzten Beispiele der vertikalen Gruppenantriebsmechanik wie sie bis zur Einführung des Einzelelektroantriebs in den Fabriken üblich war. Teile der Mühle sind noch heute im Mühlerama (Museum) in Betrieb.

1983 wurde in einem Vertrag zwischen der Stadt Zürich und der Eigentümerin, der Gebrüder Wehrli AG, die Unterschutzstellung eines Teils der Gebäude geregelt. Die Familie hat sich darüber hinaus entschlossen, praktisch die ganze alte Bausubstanz zu erhalten oder zu rekonstruieren. Auf Auskernung wollte man, soweit möglich, verzichten, um die innere Struktur der Altbauten zu erhalten.

Mit der Projektierung wurde Architekt Pierre Zoelly, Zollikon, beauftragt. Er hat die vorgesehene Nutzungsvielfalt in eine spannungsvolle Durchmischung von Alt- und Neubauten umgesetzt. Sein Ziel war es, die bestehende Substanz schützend aufzuwerten und ihr eine durch kühle Eleganz kontrapunktisch eingeflochtene neue Architektur entgegenzusetzen.

Die Zielvorstellungen für die neue Nutzung waren: Nutzungsvielfalt und Durchmischung; Verbindung von Wohnen und Arbeiten, öffentliche und kulturelle Nutzungen. Diese Ziele wurden im Lauf der Realisierung in enger Zusammenarbeit mit den zukünftigen Mietern konkretisiert.

Heute stellt die Mühle Tiefenbrunnen ein Zentrum vielfältiger Aktivitäten dar: in Büros, Ateliers und Läden arbeiten rund 150 Personen, mehrere hundert Besucher gehen täglich ein und aus. Neben dem Mühlemuseum findet man ein Restaurant mit Bar, Miller’s Studio als Theater und Konzertraum, Tanz- und Ballettschulen sowie verschiedene Läden. Die Lofts, Wohnungen und Reiheneinfamilienhäuser sind gefragte Objekte.