Millegem werd voor het eerst vermeld in de 8ste eeuw, toen de Heilige Odrada naar Millegem op bedevaart kwam naar het kapelletje van Onze Lieve Vrouw.
Tijdens de 12de eeuw woedde er een hevige strijd tussen de Berthouts, Heren van Geel en de Molse voogd om hun gebied uit te breiden. De Mollenaars hebben hier klaarblijkelijk het onderspit gedolven met als gevolg dat Millegem een Geelse enclave werd binnen Mol. Millegem werd in de Middeleeuwen een parochiegehucht van de Vrijheid en de Heerlijkheid Geel en verkreeg daarna een semi-onafhankelijke positie. Ondanks het feit dat het een zelfstandige parochie was, stonden er maar weinig huizen: 16 huizen in 1435 en 4 huizen in 1668. Niettemin bezat het een kerk.
In deze tijd strekte het bezit van Millegem zich uit tot nabij het centrum van Mol. De naam "Millegemhof" van de in jugendstil gebouwde villa aan de Edmond van Hoofstraat 11 te Mol-Centrum uit 1909 getuigt daar nog van.
Sedert 1818 maakt Millegem deel uit van de gemeente Mol. Eind 1820 woonden er 45 mensen. In 1845 werd een nieuwe parochie gesticht die de naam Millegem kreeg maar ook het direct aanpalend grondgebied omvatte, waaronder de buurtschap Stokt.
Het landelijke kerkje uit 1858 werd in 1961 afgebroken en vervangen door de huidige Sint-Odrakerk, ontworpen door de Brasschaatse architect Jozef Gabriels. Deze kerk bezit nog een 17e-eeuws houten beeld van de heilige Odrada.