Champvans-les-Moulins liegt auf252 m, etwa neun Kilometer westlich der StadtBesançon (Luftlinie). Das Dorf erstreckt sich in einer Talmulde in der leicht gewellten Landschaft zwischen den Flussläufen vonDoubs im Süden undOgnon (im Norden).
Die Fläche des 2,52 km² großen Gemeindegebiets umfasst einen Abschnitt südlich des Ognon. Der Hauptteil des Gebietes wird von der Talmulde des Dorfbachs eingenommen, der das Gebiet nach Norden zur Lanterne und damit zum Ognon entwässert. Flankiert wird diese Mulde auf beiden Seiten von sanften Anhöhen, die bis maximal 307 m ansteigen. Die nördliche Gemeindegrenze verläuft entlang dem WaldgebietBois du Chanois.
Erstmals urkundlich erwähnt wird Champvans im Jahr 1283 unter dem NamenChanvanz. Im Mittelalter gehörte das Dorf zum Domkapitel von Besançon, kam durch Kauf im Lauf des 17. Jahrhunderts jedoch an die Herrschaft Audeux. Während desDreißigjährigen Krieges wurde Champvans schwer in Mitleidenschaft gezogen. Zusammen mit derFranche-Comté gelangte das Dorf mit demFrieden von Nimwegen 1678 definitiv an Frankreich. Champvans besitzt keine eigene Kirche; die erste Schule wurde im Jahr 1842 eingerichtet. Um eine Verwechslung anderen gleichnamigen Gemeinde zu vermeiden, wurde Champvans 1936 offiziell in Champvans-les-Moulins umbenannt.
Mit 317 Einwohnern (Stand 1. Januar 2022) gehört Champvans-les-Moulins zu den kleinen Gemeinden des Départements Doubs. Nachdem die Einwohnerzahl in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts stets im Bereich zwischen 30 und 60 Personen gelegen hatte, wurde seit Beginn der 1960er Jahre ein markantes Bevölkerungswachstum verzeichnet. Seither hat sich die Einwohnerzahl mehr als versechsfacht.
Champvans-les-Moulins war bis weit ins 20. Jahrhundert hinein ein vorwiegend durch die Landwirtschaft (Ackerbau, Obstbau und Viehzucht) geprägtes Dorf. Daneben gibt es heute einige Betriebe des lokalen Kleingewerbes. Mittlerweile hat sich das Dorf auch zu einer Wohngemeinde gewandelt. Viele Erwerbstätige sind Wegpendler, die in der Agglomeration Besançon ihrer Arbeit nachgehen.
Die Ortschaft ist verkehrstechnisch gut erschlossen. Sie liegt an einer Departementsstraße, die von Besançon nachAudeux führt. Der nächste Anschluss an die AutobahnA36, welche das Gemeindegebiet durchquert, befindet sich in einer Entfernung von ungefähr sechs Kilometern.