Im Süden von Mollans-sur-Ouvèze finden sich Hinweise darauf, dass die Gegend erstmals um 2500 v. Chr. besiedelt war. Es gibt auch Beweise für eine spätere Besiedlung durch Kelto-Ligurer zwischen dem 7. und ersten Jahrhundert vor Christus auf einem Felsen  nördlich des Dorfes. Die reichliche Wasserversorgung, sowohl vom Fluss als auch von den vielen Quellen in den umliegenden Hügeln, machten Landwirtschaft möglich. Mollans' strategisch günstige Lage als Tor des in die Alpen führenden Ouvèze-Tals bescherten dem Ort Einküfte aus Steuern, die durchziehende Händler zu entrichten hatten. Seit dem 2. Jahrhundert v. Chr. bauten die Römer das benachbarte Vaison-la-Romaine als Teil der römischen Provinz Gallia Narbonensis zum Verwaltungszentrum aus, und die Überreste einer römischen Villa im Süden des heutigen Mollans belegen die attraktive Lage des Ortes.  Erstmals erwähnt wird Mollans als Castrum de Mollanis im Jahre 1014, was auf ein befestigtes Dorf schließen läßt. Erst ab dem späten Mittelalter ist viel von der Geschichte Mollans bekannt: Das Dorf gehörte den Baronen von Mévouillon, bis es 1293 an Alberto Medici, einen florentinischen Adligen, verkauft wurde. Im Mittelalter taucht der Name  Château Gaillard auf, was laut dem Regionalhistoriker Jacques Thibaut auf eine „stolze und gut verteidigte Burg“ hinweise. Thibaut lokalisiert als Château Gaillard  jenen Hof auf dem Plateau von Le Rourebeau, dessen Teil die heutigen Ferienhäuser  sind.