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Molsdorf erscheint als "Mollesdorf" auf Tafel 3 des "Breviarium Lulli"; dort werden 3 Hufen und eine Manse an Kloster Hersfeld übertragen. Tafel 3 ist dem Zeitraum 775 - 815 zugewiesen.
Das Hersfelder Güterverzeichnis dokumentiert einen Zeitabschnitt, somit wird das letzte Jahr 815 als Datierungsjahr verwendet. Daher wurde der Ort Molsdorf im Jahr 2015 vor mindestens 1200 Jahren das erste Mal schriftlich erwähnt.   Ersterwähnung

Eine erste urkundliche Nennung erfolgte am 8. September 1109. In einer Schenkung, an das Kloster Reinhardsbrunn, wird Ermenrich, Sohn Amelungs v. Mollesdorf, als Zeuge angegeben.
Dieses Datum wurde vom Ortschaftsrat Molsdorf als Grundlage für die Jubiläumsfeiern zur ersten urkundlichen Erwähnung „900 Jahre Molsdorf" im Jahre 2009 verwendet.

An der Stelle des heutigen Schlosses stand vorher eine Wasserburg im südlichen Bereich von Molsdorf.

Zeittafel Molsdorf

1114 sind Herren von Molsdorf (Erminrich von Molsdorf) urkundlich genannt. Später besaßen die Herren von Witzleben und von Thüna die Wasserburg (Dietrich von Witzleben, 1432; Heinrich von Witzleben, 1450; Ernst von Witzleben, 1530).

1616 gelangten Ort und Burg vorübergehend in den Besitz derer von Schwarzburg-Sondershausen, damals noch Graf Günther von „Schwarzburg-Arnstadt". Die Burg wurde in ein Renaissanceschloss umgebaut, das im 18. Jahrhundert zu der heutigen Barockanlage gestaltet wurde. Anfang des 18. Jahrhunderts erwarb das Gut der „Geheimratsdirektor Bachov", der es dem grosbritannischen und kurbraunschweigischen Legationsrath und Landdrost, Otto Christoph Schultz, überließ.

Von dessen Witwe erwarb 1733 Reichsgraf Gustav Adolf von Gotter das Schloss. Nachfolger Gotters war 1748 der württembergische Staatsminister, Heinrich Reinhard Freiherr Röder von Schwende, der es wiederum für ungefähr 80.000 Taler an Herzog Friedrich III. verkaufte.

Der Ort gehörte 1640 zum Herzogtum Sachsen-Gotha, ab 1672 zum Herzogtum Sachsen-Gotha-Altenburg und 1826 zum Herzogtum Sachsen-Coburg und Gotha.

In den Jahren 1891, 1946 und 1994 wurde der Ort vom Hochwasser der Gera überschwemmt.

Nach dem Hochwasser von 1994 wurde ein Hochwasserdamm errichtet (Fertigstellung 2005).


Am 1. Juli 1994 wurde Molsdorf in die Stadt Erfurt eingegliedert.