Здание Арсенала, также известное как Цейхгауз, имеет богатую историю строительства. Его возведение началось в 1702 году по инициативе Петра I, который разработал план использования здания не только как военного склада, но и как музея для хранения военных трофеев и древнего оружия. Это самое крупное сооружение Москвы петровской эпохи расположилось в северном углу Кремля между Троицкой и Никольской башнями, на месте, освободившемся после пожара 1701 года. Оно стало началом крупномасштабного строительства в Кремле.

На начальном этапе работы возглавляли архитекторы М. Чоглоков, Д. Иванов и Х. Конрад. Однако с 1706 года из-за войны со Швецией и нехватки средств строительство замедлилось и было завершено лишь в 1736 году. С 1731 года проектом руководили фельдмаршал Б.-Х. Миних и архитектор И. Шумахер. В 1737 году пожар в Москве сильно повредил Арсенал, уничтожив все деревянные перекрытия. Восстановление здания прошло только в 1786-1796 годах под руководством М. Казакова и инженера А. Герарда.

Перед отступлением войск Наполеона из Москвы в 1812 году Арсенал был взорван, северо-восточный торец разрушен до фундамента, а остальная часть здания получила повреждения. Восстановление по проекту архитекторов А. Бакарева, И. Мироновского, И. Таманского и Е. Тюрина началось в 1814 году и завершилось в 1828 году.

Несмотря на длительное строительство, первоначальная объемно-планировочная концепция здания сохранилась. Изменения коснулись лишь конструкций перекрытий, внутренней планировки и декоративных элементов фасадов. Здание имеет форму вытянутой трапеции с большим внутренним двором и примыкает к крепостной стене. Архитектура фасадов монументальна благодаря гладким кирпичным стенам, украшенным белым камнем, и арочным проемам. Входы во двор на южном и восточном фасадах отмечены портиками в стиле барокко и классицизма. Высокая барочная кровля была заменена на существующую пологую двускатную.

После 1812 года планировалось создать в Арсенале музей Отечественной войны, и к 1819 году сюда были привезены трофейные артиллерийские орудия, размещенные вдоль фасадов. После сноса старой Оружейной палаты в 1960 году сюда же перенесли русские пушки на лафетах. Сейчас эти орудия являются экспонатами Музеев Московского Кремля.