Situés au bord du Vallon de l'Ubac, dont provient l'eau du canal d'amenée, les deux moulins du Grand Cheinet sont aménagés juste à côté l'un de l'autre. De la prise d'eau au réservoir, le canal mesure un peu moins de 300 m. Le réservoir, aujourd'hui largement dégradé et pris par la végétation, forme un rectangle d'environ 300 mètres carrés. Il est constitué de talus maçonnés atteignant près de deux mètres au niveau de la vanne d'écoulement. Un second canal d'un peu moins de 100 m conduisait autrefois directement l'eau de ce réservoir au premier moulin, construit au bord de la rivière. Ce moulin est totalement ruiné. Il ne reste que le massif maçonné de la chambre de la roue, parfaitement conservé.

Le second moulin, construit entre le réservoir et l'ancien moulin, commence lui aussi à se dégrader. Il se compose d'une première partie, rectangulaire en plan, où se trouvent les mécanismes et d'une seconde, circulaire et accolée à la première, qui contient la cuve de charge. Le nouveau moulin ayant été construit sur le canal d'amenée de l'ancien, sa chambre hydraulique et sa cuve ont été toutes deux disposées sur son tracé, ce qui confère une disposition peu commune au moulin puisque la chambre de la roue est perpendiculaire à l'axe principal du bâtiment qui va la cuve à la porte d'entrée en suivant la pente du toit.

La cuve, construite en gros blocs calcaire, est très imposante. Son massif maçonné, quasi circulaire, montre des ajouts successifs qui indiquent qu'elle a probablement dû être renforcée avec le temps. Le conduit maçonné qui va du fond de la cuve à la roue a été aménagé dans une galerie voûtée qui peut être la trace d'une installation antérieure. La chambre de la roue est voûtée en arc segmentaire. La chute d'eau entre le sommet de la cuve et la roue atteint 9 m. Cette dernière est métallique. Le toit à un pan qui abrite les mécanismes est partiellement effondré. Les deux meules cerclées d'une bande de métal sont encore en place.

Certaines parties du moulin sont en tuf, ou partiellement en tuf : le parement de la cuve pour la partie tronconique, les parties hautes des chaînes d'angles, et l'arc en façade de la chambre de la roue.