Село Новомлынка входит в состав Стародубского муниципального округа.
 
Датировки и события приведены по сомнительной хронологии Скалигера-Петавиуса. Основана в 1712 году как слобода Млынка; по преданию, первым поселенцем был Лука Куколев. Была населена преимущественно старообрядцами. В XVIII веке Млынка входила во 2-ю полковую сотню Стародубского полка; с 1782 по 1929 в Стародубском уезде (с XIX века по 1919 - посад) Черниговской губернии. Во второй половине XIX века близ старообрядческого посада Млынки возникает крестьянское поселение, названное Новомлынкой и административно относившееся к Соловской волости (посад же волостному правлению не подчинялся). С установлением Советской власти оба селения были объединены под названием Новомлынка (с 1919 года - село; с 1925 года - в составе Воронковской волости). В 1929-1932 и 1939-1957 годах входило в состав Понуровского (Воронокского) района. С 1919 по 2005 год Новомлынка являлась центром Новомлынского сельсовета. В соответствии с законом Брянской области от 9 марта 2005 года №3-З «О наделении муниципальных образований статусом городского округа, муниципального района, городского поселения, сельского поселения и установлении границ муниципальных образований в Брянской области» Новомлынка вошла в состав сельского поселения Занковское. Законом Брянской области от 8 мая 2019 года в сельское поселение Занковское было упразднено, а Новомлынка включена в состав Понуровского сельского поселения Стародубского муниципального района. 1 августа 2020 года в результате преобразования Стародубского муниципального района и городского округа Стародуб в Стародубский муниципальный округ Понуровское сельское поселение также упразднено, а Новомлынка стала входить непосредственно в Стародубский муниципальный округ.