Een molenmuseum is een gespecialiseerd museum dat verzamelingen toont en inzicht verschaft met betrekking tot windmolens, watermolens en de bedrijvigheid die met dit alles te maken heeft.

Het kan hierbij gaan om een tot museum ingerichte molen (ook wel museummolen genoemd), die soms nog in werking is en waar de werking van wordt gedemonstreerd, terwijl er in veel gevallen ook producten worden verkocht die op de molen zijn gemalen, zoals meel.

Ook kan een molenmuseum zich bevinden in een gebouw, al dan niet een molen, waarbij de collectie bestaat uit voorwerpen die met molens in verband staan: maquettes, onderdelen van molens, gereedschappen, fotomateriaal en dergelijke.

Voorbeelden van molenmusea zijn:

België
Brussels Museum van de Molen en de Voeding te Evere
Groot-Kortemarkse molenmuseum, in de Couchezmolen te Kortemark
Molenmuseum (Lommel), een molenmuseum te Lommel
Molenmuseum (Overpelt), een molenmuseum in Overpelt
Molenmuseum (Sint-Amands), Centrum voor Molinologie, een molenmuseum te Sint-Amands
Molenmuseum (Wachtebeke), een molenmuseum (Mola) te Wachtebeke

Nederland
Molenmuseum "De Eendracht", in windmolen "De Eendracht" te Anjum
Molenmuseum (Zaanstad), een molenmuseum aan de Zaanse Schans
Molenmuseum "De Valk", een molenmuseum te Leiden
Museummolen (Schermerhorn), een museummolen te Schermerhorn
Molenmuseum De Walvisch, in de gelijknamige windmolen te Schiedam
Willem Bastiaanse Molenmuseum, een molenmuseum in windmolen "De Verwachting" te Tholen
Molenmuseum (Zevenhuizen), een molenmuseum in Zevenhuizen
Molenmuseum "De Wachter", een molenmuseum te Zuidlaren

Frankrijk
Musée des Moulins, een molenmuseum te Villeneuve-d'Ascq

 Molenmuseum