Il territorio in cui sorge la cittadina fu abitato fin da tempi remotissimi. I siti archeologici ancora oggi ben visibili, testimoniano che l'area era ampiamente popolata e aveva probabilmente un forte rilievo già in epoca pre-nuragica. La storia di Arzachena è discontinua.

Fu abitata fino al medioevo, quando la sua popolazione fu colpita da una terribile pestilenza che portò al quasi completo abbandono di tutta l'area. Per secoli permasero unicamente isolati insediamenti di pastori.

Nel XVIII sec., divenne rifugio di molti banditi e fuggiaschi provenienti principalmente dalla vicina Corsica, i quali iniziarono a ripopolare quei luoghi anticamente abitati.

Divenne un'area praticamente ingovernabile dall'amministrazione del Regno di Sardegna, che decise di tentare una moralizzazione dei nuovi abitanti inviando dei sacerdoti tra i pastori e i banditi ed edificando alcune chiese, inizialmente nelle campagne, successivamente nell'odierno borgo.

Furono infatti edificate due chiese, dedicate a Santa Maria della Neve e San Pietro, che divennero dei punti di riunione per gli abitanti delle campagne.

Fu così che ebbe inizio un progressivo popolamento del borgo, che ottenne l'indipendenza amministrativa dal Comune di Tempio Pausania nel 1922.

L'economia del piccolo centro rimase esclusivamente agro-pastorale fino agli inzi degli anni '60. Con lo sviluppo della Costa Smeralda subì una forte crescita economica e mutò la sua natura in centro amministrativo di uno dei poli turistici più rinomati al mondo.