Die beiden Teile des um 1900 vereinigten Stadtteils haben eine sehr unterschiedliche Entwicklung genommen. Neumühlen wurde geprägt durch die Vielzahl der Mühlen (daher der Name). Das Gefälle der Schwentine eignete sich hervorragend, um dort Wassermühlen zu errichten und diese zum Mahlen von Getreide und zur Papierherstellung zu nutzen. Das Korn aller umliegenden Dörfer wurde hier gemahlen.

Heute steht von der sogenannten Holsatia-Mühle nur noch die Ruine des Silo-Gebäudes, auf den Grundmauern des eigentlichen Mühlengebäudes wurde eine Gastronomie errichtet, deren Gebäude unter Denkmalschutz stehen. Landwirtschaft spielte kaum eine Rolle im Stadtteil, schon früh war Neumühlen stark gewerblich orientiert. Dietrichsdorf hingegen war bis zur Ansiedlung der ersten Schiffswerft im Jahr 1876 ausschließlich Bäuer*innendorf. Die von Georg Howaldt gegründete kleine Werft wuchs schnell zu einem großen Schiffsbauareal und prägte den Stadtteil nachhaltig.

Neumühlen-Dietrichsdorf wurde Industriestandort, der Arbeiter*innen aus dem Umland und anderen Stadtteilen anzog. Nach über 100 Jahren wechselvoller Werft-Geschichte wurde das Dietrichsdorfer Werk 1983 endgültig stillgelegt und die Produktion nach Kiel-Gaarden, dem heute alleinigen HDW-Standort, verlagert. Seit 1984 wird auf einem Großteil des ehemaligen Werftgeländes der Kieler Ostuferhafen ausgebaut.

Heute ist vor allem der Naherholungswert des Schwentinemündungsbereiches für den Stadtteil von großer Bedeutung. Ein verstärktes Engagement in diesem Bereich soll den Stadtteil beleben. Von der Ansiedlung der Fachhochschule Kiel im Stadtteil und auch von den dort angegliederten Einrichtungen wie dem Mediendom, dem Planetarium und der Computerschausammlung gehen zusätzlich Impulse aus (Stand 2020).