Станция открыта 6 ноября 1960 в составе первого пускового участка Киевского метрополитена "Вокзальная" — "Днепр". Названа по одноимённой площади.

Единственный наземный вестибюль станции выходит на Арсенальную площадь. Соединен со станцией трёхленточным двухмаршевым эскалатором, между маршами которого расположен промежуточный подземный вестибюль.

Пасажиропоток составляет 25,5 тыс. человек в сутки (2009 год).

"Арсенальная" — станция "английского типа" (т.е. с коротким средним залом) глубокого заложения (глубина — 105,5 метров). Является единственной станцией данного типа в СНГ. Является также одной из самых глубоких станций в мире и самой глубокой в СНГ.

Облицовка пилонов и стен выполнена белым и розовым мрамором, также используется алюминиевое литье, анодированное под бронзу. Имеются характерные для подземных станций первой очереди мраморные скамейки и решетки путевых стен. Торец среднего зала был украшен барельефом, посвященным январскому 1918 года восстанию рабочих завода «Арсенал», который был демонтирован в конце 1990-х годов, не сохранился.