Projekt trzeciej stacji II linii metra na odcinku zachodnim wykonało Biuro Projektów "Metroprojekt", które brało udział w projektowaniu pierwszej części II nitki. Pierwotnie stacja położona na warszawskiej Woli miała nosić nazwę "Moczydło", jednak w międzyczasie dwukrotnie zmieniono jej dokładną lokalizację, przesuwając ją w kierunku Młynowa - stąd ostateczna nazwa.
W październiku 2015 roku ogłoszono wyniki przetargu na budowę stacji. Wykonawcą zostało przedsiębiorstwo Gülermak. Prace ruszyły w listopadzie 2016 roku, kiedy zamknięto dla ruchu samochodowego odcinek ulicy Górczewskiej między ul. Płocką, a al. Prymasa Tysiąclecia. Pierwsze miesiące prac upłynęły na przekładaniu podziemnych instalacji.
W kwietniu 2017 roku rozpoczęto budowę murków prowadzących i głębienie ścian szczelinowych. Następnie w lipcu na teren budowy wjechały koparki, które wykonały wstępny wykop. Dwa miesiące później rozpoczęto prace żelbetowe przy konstrukcji stropu stacji, które ukończono w ciągu miesiąca. W październiku - metodą podstropową - zaczęto wykonywanie wykopu na poziomie -1, gdzie będzie znajdowała się antresola. W grudniu wykonawca przeszedł do drugiego etapu - rozpoczął prace na poziomie -2, na którym zlokalizowane będą tory i peron.
Pod koniec marca 2018 roku tarcza Krystyna, drążąca tunel od strony stacji Księcia Janusza, przebiła się na stację Młynów. Miało to miejsce o miesiąc wcześniej, niż pierwotnie zakładano. Termin zakończenia wszystkich prac na stacji Młynów wyznaczono na listopad 2019 roku.
