Každý si vybaví scénu ze známého českého filmu Vrchní, prchni!, kdy Josef Abrhám alias Dalibor Vrána utíkal kolonádou před davem karlovarských číšníků. Tato scéna se natáčela právě tady, v Mlýnské kolonádě.

Původně na místě bývalých Mlýnských lázní stávala dřevěná promenádní hala postavená již v letech 1792 až 1793. Byla to jedna z prvních staveb tohoto druhu v Karlových Varech. Kolonáda umožňovala lázeňským hostům pobývat u pramenů i za nepříznivého počasí a zároveň spojit pitnou kůru s klidnými procházkami. Promenádní hala byla poté v roce 1811 přestavěna drážďanským stavitelem Johannem Augustem Giesselem na dřevěnou empírovou kolonádu Nového pramene.

Současná kamenná Mlýnská kolonáda postavená v letech 1871–1881 v pseudorenesančním stylu vychází z návrhu architekta Josefa Zítka. Původní Zítkův projekt byl dvoupodlažní a velmi honosný. Nakonec byla realizována skromnější podoba kolonády a v roce 1893 byla prodloužena ke Skalnímu prameni na současných 132 metrů.

Mlýnská kolonáda je tvořena 124-mi korintskými sloupy, nachází se zde orchestřiště a kolonáda pokrývá pět pramenů. Na střešní terase kolonády je umístěno 12 soch od sochařů Alfreda Schreibera a Karla Wilfertaa a každá ze soch představuje jeden měsíc v kalendáři.

Mlýnská kolonáda je spolu s Tržní kolonádou, Zámeckou kolonádou, Sadovou kolonádou a Vřídelní kolonádou jednou z pěti kolonád Karlových Varů. Mlýnská kolonáda je dnes asi nejoblíbenější stavbou Karlových Varů a to jak u turistů, tak i mezi stálými obyvateli.