«Арсенал» ведёт свою историю от заводской команды «Дайал-сквер», основанной в декабре 1886 года рабочими оружейного завода Royal Arsenal в лондонском районе Вулидж — отсюда и прозвище клуба «Канониры» (Gunners), и пушка на его эмблеме. После нескольких смен названия («Ройял Арсенал», «Вулидж Арсенал») клуб в 1893 году первым из южноанглийских команд вступил в Футбольную лигу, а в 1913 году переехал на север Лондона, на стадион «Хайбери».
Основы будущего величия клуба заложил в 1920–1930-е годы тренер Герберт Чепмен, возглавивший команду в 1925 году и пообещавший привести её к успеху в течение пяти лет — обещание он выполнил почти день в день, приведя «Арсенал» к первому в истории клуба трофею, Кубку Англии, в 1930 году. Именно Чепмен ввёл революционную для того времени тактическую систему «W-M», при которой центральный защитник отходил глубже в оборону, что помогло «Арсеналу» доминировать в английском футболе — клуб выиграл тогда три чемпионских титула, в 1931, 1933 и 1934 годах. Сам Чепмен внезапно скончался в январе 1934 года, но построенная им команда продолжала побеждать под руководством его преемника, а его бюст по сей день стоит в знаменитых «Мраморных залах» (Marble Halls) старого стадиона «Хайбери».
На счету «Арсенала» 14 титулов чемпиона Англии, включая чемпионство сезона 2025/26, завоёванное под руководством Микеля Артеты и прервавшее 22-летнее ожидание клубом золота лиги. Клуб также владеет рекордными 14 Кубками Англии и дважды выигрывал Кубок английской лиги. На европейской арене «Арсенал» побеждал в Кубке обладателей кубков (1994) и Кубке ярмарок (1970), а в 2006 году дошёл до финала Лиги чемпионов, где уступил «Барселоне».
Самую памятную послевоенную главу в истории клуба написал французский тренер Арсен Венгер: под его руководством команда прошла весь сезон 2003/04 без единого поражения в лиге, за что получила прозвище «Непобедимые» (The Invincibles). Ключевыми игроками того состава были Тьерри Анри, Деннис Бергкамп и Патрик Виейра, а более ранние успехи клуба связаны с именами Тони Адамса и Иэна Райта.
С 2006 года «Арсенал» проводит домашние матчи на стадионе «Эмирейтс» (60 704 места), традиционно выступая в красных футболках с белыми рукавами. Клуб также давно делает ставку на воспитанников собственной академии в Хейл-Энд, среди которых — Букайо Сака.