Namensgebend war die „Brunnenbachsmühle“. In der Nacht vom 3. auf den 4. Dezember 1760 brach der Staudamm des oberhalb am Lauf des Brunnenbachs gelegenen „Andreasberger Teichs“ (heute „Silberteich“). Die „Brunnenbachsmühle“ wurde von den Wasserfluten mitgerissen - vier Menschen verloren ihr Leben.
Man baute die Mühle wieder auf. Seit 1862 wurde als Nebenerwerb des Müllers sogar eine Schankwirtschaft eröffnet. 1884 brannte die Mühle nieder. Der braunschweigische Staat kaufte die Brandruine und riss die alten Mauern ab. Vom einstigen Standort ist heute nichts mehr zu erkennen.
1899 wurde der Bahnhof Brunnenbachsmühle der Südharz- Eisenbahn eröffnet. Von hier aus zweigte die Linie nach Sorge und Tanne von der Linie von Walkenried nach Braunlage ab. Der einsam im Wald gelegene Bahnhof war wichtig, da in Brunnenbachsmühle reger Umsteige- und Rangierverkehr stattfand. In der Nacht vom 15. auf den 16. Juni 1901 brannte das Bahnhofsgebäude ab. Im gleichen Jahr konnte ein Nachfolgebau in Betrieb genommen werden.