Der Mühlenturm ist eingeengt zwischen dem Niederbach und einer angrenzenden Mühle der Franziskaner, die zwischen 1242 und 1808 ein Kloster in Oberwesel unterhielten. Er ist kleiner und niedriger als die anderen Schalentürme und wurde vor die Stadtmauer gesetzt. Schalentürme verfügen nur über drei massive Wände und sind zur Stadt hin offen bzw. lediglich durch eine dünne Bretterwand verkleidet. Ein Nachteil solche Schalentürme ergibt sich aufgrund ihrer Instabilität. Vorteilhaft ist, dass der Bau günstiger ist und der Feind sich nicht im Turm verschanzen und die Stadt unter Beschuss nehmen kann.
Der Mühlentorturm sollte ursprünglich auch höher werden, da er den Talweg ins Hinterland sichert. Aber dadurch, dass er mit beiden Füßen im Bach stehen musste, konnte hier kein solides Fundament für einen hohen Turm errichtet werden. Somit ist der Mühlentorturm lediglich zwei Stockwerke hoch. Dennoch war er für die Verteidigung der Stadt unerlässlich. Zu Verteidigungszwecken lassen sich neben Schießscharten im Scheitel der flachen Bruchsteinbogendurchfahrt eine Ausgussöffnung aufmachen. Der ehemalige aus Backsteinen bestehende Steinbogen musste 1923 einem Korbbogen aus Schieferplatten weichen. Aus der Ausgussöffnung oberhalb des Bogens wurde einst heißes Pech oder kochendes Wasser über den Angreifer geschüttet. Außerdem verhinderten Eisenstäbe, dass Feinde durch den Bachlauf in die Stadt gelangten. Diese sind jedoch heute nicht mehr sichtbar.
Die angrenzende Stadtmauer musste auf einem breiten Gewölbe errichtet werden, um den restlichen Bachlauf zu überwinden. Da die Befürchtung aufkam, dass Feinde durch das Gewölbe in die Stadt gelangen könnten, wurde der Mühlentorturm zur Beobachtung des Durchlasses vor der Stadtmauer errichtet. Hinter der Stadtmauer entlang des Niederbachs haben sich 14 Mühlen, die die Stadt mit Schrot, Mehl und Öl versorgten, niedergelassen.
Vom Mühlentorturm aus verläuft die Stadtmauer den Hang zur Martinskirche hinauf, dieses Teilstück ist sehr steil, sodass der Wehrgang als Treppe angelegt werden musste. Der Hang bis zum Felsenturm bzw. in Richtung Koblenzer Torturm ist ebenfalls sehr steil, sodass der Wehrgang auch hier schwer begehbar war.
Der Mühlentorturm verfügte nur über eine schmale Durchfahrt. Diese wurde in der Neuzeit durch Abschroten der Seitenwände des Turms erweitert. Dies fällt dadurch auf, dass der rechte Kragstein nicht mehr in der Flucht des Tores sitzt.
(Kira Bublies, Universität Koblenz-Landau, 2016)