1986 m. susibūręs ansamblis aktyvią koncertinę veiklą pradėjo po metų, atidarius Taikomosios dailės muziejų Vilniuje. Čia ansamblio rengiami koncertai tapo tradiciniais, o jo pavadinimas buvo susietas su muziejaus patalpomis, kuriose XVI–XVII a. buvo laikomi ginklai.
Ansamblis atlieka įvairius kamerinės muzikos kūrinius nuo ankstyvojo baroko iki šiuolaikinių kompozicijų. Repertuaras, kurio pagrindą iš pradžių sudarė XVII–XVIII a. muzika, ilgainiui plėtėsi, įtraukiant įvairių epochų kūrinius. 1998 m. „Vilniaus arsenalas“ įrašė pirmą CD „Muzika Lietuvos dailės muziejaus galerijose“. Pastaruoju metu ansamblis vis dažniau pasirodo šiuolaikiniame amplua, didesnį dėmesį skirdamas XX–XXI a. autoriams.
„Vilniaus arsenalui“ ypač reikšminga šiuolaikinė lietuvių muzika, jo iniciatyva gimsta nauji kūriniai. 2001 m. ansamblio pradėtas kūrybinis bendradarbiavimas su iškiliausiais nūdienos Lietuvos kompozitoriais O. Balakausku, F. Bajoru, A. Martinaičiu, T. Makačinu, V. Bartuliu, J. Juozapaičiu, M. Urbaičiu, Z. Bružaite, L. Narvilaite ir kt. tęsiasi iki šiol. Nuo to laiko ansamblis inicijavo ir atliko daugiau kaip 40 lietuvių kompozitorių premjerų.
2006 m. „Vilniaus arsenalas“ pradėjo įrašinėti kompaktinių plokštelių ciklą „Erdvės ir laiko atspindžiai“, skirtą šiuolaikinei lietuvių kompozitorių kūrybai. 2006–2007 m. išleistos trys kompaktinės plokštelės su ansamblio inicijuotais šiuolaikinių lietuvių autorių vokaliniais ciklais ir instrumentine muzika, sukurta 2001–2007 m. 2011 m. įrašyta ketvirtoji kompaktinė plokštelė.
Kolektyvas yra daugelio tęstinių projektų, klasikinės ir šiuolaikinės muzikos festivalių dalyvis. Tai – Pažaislio (1999, 2000, 2001, 2003, 2005, 2006, 2008, 2009, 2011), Medvėgalio (2008), T. Manno (2007); Kražių (2010) fstivaliai, gausybė šiuolaikinės muzikos renginių: festivaliai „Muzikos ruduo“ (2002, 2005), „Marių klavyrai“ (2006), „Permainų muzika“ (2009), „Iš arti“ (2003, 2006, 2009), Rheinsbergo naujosios muzikos festivalis (2007, „Rheinsberger Pfingstwerkstatt Neue Musik“, Vokietija). Ansamblis aktyviai koncertuoja ir yra surengęs per 1000 koncertų įvairiuose Lietuvos miestuose, Olandijoje, Prancūzijoje, Vokietijoje, Lenkijoje, Latvijoje, Estijoje. Dalyvavo Lietuvos nacionalinės televizijos ir radijo laidų įrašuose. Nuo 1998 m. „Vilniaus arsenalas“ įgyvendino nemažai kultūrinių projektų, skirtų muzikos ir kitų menų sąveikoms.
