Construit en verre et en métal au bord de la Trouille, rivière qui traversait la ville, ce superbe édifice fut édifié en 1870-1871 d'après les plans de l'architecte Hubert et de l'ingénieur Celi Moullan, lorsque Mons fut dotée de la distribution d'eau potable, et que la Trouille fut détournée de la ville vers la périphérie. Elle contenait une impressionnante machinerie faite de pompes, tuyaux et canalisations dont le principe était de refouler l'eau du niveau de la vallée jusqu'aux réservoirs communaux aménagés dans la square du chateau (point culminant de la colline). L'eau qui alimentait Mons provenait des sources de la Vallière et du trou-de-Souris à Spiennes, la trouille servant seulement de force motrice au moteur hydraulique.
Cette innovation sur le plan domestique changea totalement le mode de vie des montois habitués à quérir l'eau à des puits ou fontaines, parfois situés à plus d'une centaine de mètres des habitations. Elle s'est réalisée dans la continuité d'un autre projet urbain : l'introduction en 1828 du gaz de ville afin d'éclairer les boulevards et les rues nouvelles. Ces deux changements furent rendus possibles grâce à la démolition des fortifications, qui dégagea des terrains, et au détournement de la Trouille dont le rôle stratégique d'alimentation des fossés était alors dépassé.
La Machine à eau a été restaurée (1990-1994) et sert de lieu d'expositions et à des manifestations culturelles. La machinerie en elle-même a été démontée. Ce lieu d'exception abrite aussi la Compagnie de danse de Claudio Bernardo As Palavras, en résidence à Mons.
