Mühlau ist ein Stadtteil ( Katastralgemeinde ) im Norden von Innsbruck. Er liegt an einem Hang nördlich des Inn, an der alten Dörferstraße von Innsbruck nach Hall. Mühlau war bis 1746 ein Teil von Arzl und wurde 1938 nach Innsbruck eingemeindet. Zu Mühlau gehört noch ein Teil der Hungerburg. Mühlau ist eines der MARTHA-Dörfer.

In Mühlau gefundene Urnenfeldgräber aus der Bronzezeit beweisen eine frühe Besiedelung des Gebiets. Erstmalig erwähnt wurde es 1288 in einer Urkunde. Der Name leitet sich von den am Mühlauer Bach jahrhundertelang betriebenen Mühlen ab. Der Name "Mühlau" hat sich allerdings erst im 19. Jahrhundert in amtlichen Dokumenten durchgesetzt, davor war "Mühlen" gebräuchlich (der Stadtteil liegt nicht in einem Augebiet).

Der Stadtteil hat eine jahrhundertelange Industrietradition aufzuweisen, unter anderem wurden in den Werkstätten Harnische sowie 17 der 28 Bronzestatuen der Innsbrucker Hofkirche gefertigt. Im 18. Jahrhundert wurde das metallverarbeitende Gewerbe zum Teil von Getreide- und Sägemühlen abgelöst. Seit Ende des 19. und Mitte des 20. Jahrhunderts wird das Wasser des Mühlauer Bachs und der Nordkette von verschiedenen Trinkwasser- und Elektrizitätswerken genützt. 1900 verkehrte die erste elektrische Bahn Tirols, eine etwa 1 km lange Schmalspurbahn (Spurweite 760 mm) von der alten Rauchmühle zur Umladestelle der Bundesbahn. Sie wurde 1919 wieder aufgelassen, weil die Rauchmühle an eine Stelle mit direktem Zugang zur Bundesbahn verlegt wurde.

Die Mühlauer Pfarrkirche wurde 1432 im gotischen Stil erbaut und 1748-1750 an ihrer Stelle ein barocker Neubau errichtet, dessen Außenform im 19. Jahrhundert verändert wurde. Am Mühlauer Friedhof sind unter anderem der bekannte Schriftsteller Georg Trakl und sein Förderer Ludwig von Ficker begraben.