Herluflille Mølle er bygget efter hollandsk model. Den har grund af kampesten og krop af træ beklædt med tynde, rektangulære træplader (spån). Møllens grundplan er kvadratisk med vestvendt indgangsparti.

Møllehatten er formet som en symmetrisk løgkuppel med beklædning af tjæret tagpap. Når møllen igen får vinger, vil de måle 16 meter fra vingespids til vingespids. De var oprindeligt beregnet til sejl, men efter en ombygning i 1931 blev de forsynet med "selvsvikker", der bedst kan beskrives som en slags jalousi, der selv åbner og lukker, alt efter hvor kraftigt vinden blæser. Det er målet, at møllen og vingerne igen skal stå som efter ombygningen i 1931.

Herluflille Mølle blev bygget af J.P. Hansen, der drev møllen frem til 1892, hvorefter han solgte til Rasmus Larsen, hvis barnebarn, Helge Larsen, i dag ejer møllen. Helge Larsen er tredje generation af møllere, og han har forpagtet møllen til Herluflille Møllelaug med det formål at restaurere, vedligeholde og videreføre møllen som et arbejdende museum.