בסוף דצמבר 1967, לאחר איתור אדמות נפקדים שלא היו בשימוש, הוחלט בדיון אצל ראש הממשלה, לוי אשכול, בהשתתפות שר הביטחון, שר החקלאות ומנהל מחלקת ההתיישבות של הסוכנות היהודית על הקמת היאחזות באזור הכפרברדלה. ההחלטה יצאה להכנה בפיקוד הנח"ל מיד בתחילת ינואר אולם התעכבה למשך חודש כדי לאתר היקף מספיק של אדמות לקיום היאחזות. בני גרעין של בני עקיבא עלו למקום ב-6 בפברואר 1968 ובנות הגרעין הצטרפו אליהם ב-12 בפברואר 1968 והקימו היאחזות בשם נח"ל סוכות[3][5].
ב-14 בפברואר 1968, ט"ו בשבט תשכ"ח, חגגו בני הגרעין את העלייה לקרקע במסיבה פנימית ויום זה מצוין על ידי בני עקיבא כיום העלייה על הקרקע. הקמת ההיאחזות בוצעה בלא פרסום וללא קיום טקס פומבי[6]. אפילו כותרת הדיון אצל ראש הממשלה לא ציינה שמדובר בהקמת היאחזות אלא רק ב"עיבוד קרקעות", זאת על מנת למנוע לחצים בתוך ישראל ומחוצה לה כנגד הקמת היאחזויות ביהודה ושומרון. באפריל 1968 פורסמה בירחוןבמחנה נח"ל כתבה ראשונה על ההיאחזות, אך ללא ציון שמה ומיקומה. באוגוסט 1968 כבר פורסם בעיתונות דבר הקמת ההיאחזות עם ציון שמה ומיקומה ובנובמבר התקיים טקס העלייה על הקרקע בנוכחות אלוףפיקוד המרכזרחבעם זאבי.[7] באותו חודש פורסם לראשונה ראיון במעריב עם החיילים במקום[8]. באותה תקופה עברה ההיאחזות אל מקום הקבע שלה כ-2 קילומטר צפונית לנקודת ההיאחזות הראשונית, בראש גבעה בגובה 170 מטר מתחת לגובה פני הים[9].
היאחזות הנח"ל אוזרחה ב-13 בנובמבר 1969, בטקס צנוע[11]. בהיעדר גרעין משפחות שיתיישב במקום, היא אוזרחה על ידי קבוצה קטנה של בוגרי "גרעיני נחשון" א' ו-ב' של הנח"ל שקודם לכן איישו את ההיאחזות כחיילים[9]. בצעדיו הראשונים הוא המשיך להתנהל כקיבוץ[12] והיו בו רק שני זוגות נשואים[13]. התושבים ראו בלידת הילדה הראשונה, תמר, ביוני1970, סימן ממשי ראשון לכך שהמקום אכן התאזרח[14]. התקשורת עקבה אחר הצעדים הראשונים של היישוב. היא דיווחה על לידת הבת הראשונה[13], על ברית המילה הראשונה[15] ועל החתונה הראשונה[16]. אלוף פיקוד מרכז, רחבעם זאבי, ליווה מקרוב את היישוב בצעדיו הראשונים.
בסוף שנת 1970, לאחר לפחות שני ניסיונות כושלים[4], נקדחה במקום באר שאפשרה את הרחבת החקלאות במקום[12]. בשנת 1971 הצטרפה ליישוב קבוצה של בוגרי "גרעין גדיל", שאיישו את ההיאחזות בעת שהיא אוזרחה[9]. בראשית שנות ה-70 קיים המושב חקלאות על פני שטח של 4000 דונם, אשר כללה לרוב גידולי גזרים, מלפפונים[17] ומלונים ליצוא. בנוסף היו במושב לול, מוסך ומפעליתעשייה[18], בהם מפעל למכשירים הידראוליים שבשנות ה-80 היה ליצואן מוסמך בתחום המתכת[19].
בשנת 1978 החליט המושב לבטל את השיתופיות ולהיות מושב עובדים[20]. שליש מן המשפחות המשיכו להתנהל כמושב שיתופי, ובמושב התגוררו זה לצד זה חברי המושב השיתופי וחברי מושב העובדים[21]. בתחילת 1984 עברו חברי המושב השיתופי לשדמות מחולה ואזרחו אותה[22].
בשנת 2001 הוקם בסמוך למחולה מאחז בשם גבעת סלעית, על שם סלעית שיטרית, בת מחולה שנרצחה בפיגוע ירי חבלני שאירע סמוך ליישוב במהלך האינתיפאדה השנייה.[23] במאחז התגוררו בשנת 2012, 10 משפחות[24]. בשנת 2014 התגוררו במושב יותר ממאה ועשר משפחות והרחבה קהילתית שלב ב'.
בשנת 2016 הוקם כקילומטר צפונית מערבית לגבעת סלעית מאחז נוסף בשם שירת העשבים בו נכון ל-2021 גרות עשר משפחות.
מקור השם מחולה הוא כשם העיר המקראית אבל מחולה[27], שמקומה המשוער מוצע על ידי ארכאולוגים, בין היתר, ב-2 תלים סמוכים ליישוב: תל אל חילו, דרומית למושב[28] ותל אבו צוץ, מזרחית לכביש 90 במקום בו נמצא כיום מוצב 'אגמית' של צה"ל[29].
בשנת 2007 הוקם במושב מוסד חינוכי לבנות (מחו"ל) שנפלטו ממסגרות חינוכיות[3].
בשנת 2024 הוקם שביל טיול בין היישובים מחולה לשדמות מחולה, שהתפלגו לפני שנים עם הקמתם. הפרויקט לזכר נופלי הבקעה בטבח ה-7 באוקטובר ובמלחמת חרבות ברזל, ולמען אחדות עם ישראל. הטיילת, באורך של כ-2.5 קילומטרים, כוללת מאות עצי זית ונוי ועוברת במעיין "עין רנה" על שם רנה שנרב, שנרצחה בשנת 2019 על ידי מחבלים[32].
אתרים בקרבת היישוב
שמורת נביעות מחולה - הממוקמת כ-2.5 ק"מ מצפון-מערב למושב, הכוללת שטח ביצתי ובו שפע של נביעות שמימיהן זורמים בתעלות לנחל מלחה.
עין סוכות - מעיין הנובע מזרחית לכביש 90, באזור שבין מחולה לשדמות מחולה, שמימיו מתנקזים לתוך בריכה טבעית בקוטר של כ-20 מטר ומוקפת קנה מצוי[33].
