Afyonkarahisar Değirmendere Köyü, tarih boyunca çeşitli medeniyetlere ev sahipliği yapmış ve stratejik bir konumda bulunmuştur. Osmanlı döneminde önemli bir geçiş noktası olan bu köy, yerleşik hayata geçiş yapan aileler ile zengin bir kültürel miras oluşturmuştur. Değirmendere, köklü geçmişi boyunca pek çok tarihi olaya tanıklık etmiş ve günümüzdeki kimliğini bu tarihsel katmanlardan almıştır.

Afyonkarahisar Değirmendere Köyü'nün tarihi hakkında şu bilgiler bilinmektedir:

• Osmanlı Dönemi: Köy, 1261-1361 yılları arasında Anadolu Türklerinin Rumeli'ye geçişlerinde konaklama yeri olarak kullanılmıştır. Bazı aileler yerleşerek o yörede kalmıştır.
• Akıncı Beyleri: Tarihi belgelere göre, akıncı beyleri bu köyde konaklamış, eğitim yapmış ve teşkilatlanmıştır.
• Un İhtiyacı: Köyün, 1400'lü yıllarda 11 değirmeni ile çevrenin un ihtiyacını karşıladığı söylenmektedir.
• Önceki Yerleşim: Köyün, bugünkü yerleşiminden önce iki kez yer değiştirdiği ve üçüncü yerleşiminin 1400'lü yıllarda gerçekleştiği belirtilmektedir.
• İlk Yerleşimciler: Köyün çekirdek ailelerinin, Konya, Amasya, Kahramanmaraş ve Aydın yörelerinden gelenlerle daha önce bu bölgeye yerleşmiş Koca Orman ve Deli Orman Türklerinden oluştuğu dile getirilmektedir.
• Cenevizlilerle Mücadele: Köy, yakınındaki Hisar Tepesi'nde Cenevizler ile savaşmıştır.
• İsim Değişikliği: Köyün adı, 1904 yılı kayıtlarında Ümraniye olarak geçmektedir.

Afyonkarahisar Değirmendere Köyü, 16 Mart 1992 tarihinde İçişleri Bakanlığı kararıyla Afyonkarahisar Merkez ilçeye bağlanmıştır.