Seit den ersten Arbeiten zur Befestigung von Zamość spielte das Arsenal eine wichtige Rolle bei der Planung der Festung. Das ursprüngliche Holzgebäude wurde von Mai 1582 bis Juli 1583 nach einem Entwurf von Bernardo Morando errichtet.
Dieses Gebäudes, als „Armamentarium“ bezeichnet, erkennen wir auf der Stadtansicht von Georg Braun aus dem Jahr 1617. Durch die Veränderung der Stadtarchitektur, unter anderem das Zumauern des Lubliner Tors und die sich dadurch ergebende Verschiebung der Verkehrswege, wurde das Arsenal auf die andere Seite der Stadt in die Nachbarschaft der Bastion III verlegt. Das neu gemauerte Gebäude wurde sicherlich nach einem Entwurf von Andrea dell'Aqua errichtet.
Wahrscheinlich wich das ursprüngliche Aussehen des Gebäudes wesentlich von seiner heutigen Form ab. Das Arsenal ist 1658 abgebrannt. Das hat zu seiner grundlegenden Instandsetzung geführt. Dabei ist sein ursprüngliches Erscheinungsbild verloren gegangen. Während dieses Feuers sind auch die im Arsenal gelagerten Waffen vernichtet worden. Sie sind im zerstörten Gebäude verbrannt oder geschmolzen.
Die Gebäudeform sowie die Raumaufteilung waren vollständig auf die Funktionen abgestimmt, die das Arsenal erfüllt hat. In ihm wurden die Waffen und die Artillerie der Festung gelagert. Es war auch ein Zeughaus, in dem interessante Exemplare, die von Jan Zamoyski erworben oder erbeutet worden waren, zusammengetragen worden sind. Diese Nutzungsweise der Lagerräume erwähnte in seinen Tagebüchern der Sekretär des päpstlichen Gesandten Bonifacio Vannozzi. Er schrieb über eine Tafel mit folgender Inschrift im Arsenal: "Pro bombardis tum bello Moscovilico portis, tum ab omnis principibus et civitatibus donatis, tym densique sup juscu, Joannes de Zamoscio,regni Poloniae cancellorius, exercitusque dux supremus F.C. anno orbis redem. MDXXCII.". Im 17. Jahrhundert, besonders nach dem Brand, erfüllte das Arsenal nur noch die Rolle des städtischen und herrschaftlichen Waffenlagers. Die wertvollsten Kanonen verblieben außerhalb der Festung. Sie wurden der Armee der Krone während der Kriege gegen Schweden leihweise überlassen. Die Geschichte des Arsenals als Aufbewahrungsfläche für die Waffensammlung von Jan Zamoyski bildet nur eine kurze Episode in seiner langen, oft von Kriegen geprägten, Vergangenheit. Der Umbau im 19. Jahrhundert veränderte die Proportionen des Gebäudes, hatte aber keinen Einfluss auf seine Verwendung. Als die vormals Privatbesitz darstellende Festung Staatseigentum wurde, wurde das Arsenal von Zamość vom Militär in Beschlag genommen, erst vom polnischen und anschließend vom russischen. Mit der Auflösung der Festung Zamość endete 1866 die Geschichte des Gebäudes als Waffenlager. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts und im 20. Jahrhundert befanden sich in ihm u. a. ein Lager, eine Schule und ein Produktionsbetrieb.
Von 1976 bis 1980 wurde das Gebäude im Rahmen denkmalpflegerischer Sanierungsmaßnahmen in der Altstadt umfassend renoviert. Im Oktober 1984 ist im Erdgeschoss des Arsenals die Ausstellung „Militärtraditionen in der Region Zamość 1580 - 1984“ eröffnet worden.
Parallel lief die Einrichtung einer Außenausstellung auf dem ehemaligen Festungsgelände in der Umgebung der Bastion III. Die Ausstellung „Artillerie und Panzerwaffen aus der Zeit des Zweiten Weltkriegs“ wurde 1987 eröffnet. Die Außenausstellung wurde zu einem wichtigen Touristenziel in Raum Zamość. Der offene Charakter der Ausstellung hat viele Besucher angezogen. Außerdem sind Militaria-Sammlungen im Rahmen zahlreicher Sonderausstellungen im Arsenal präsentiert worden. Aufgrund der großen, offenen Ausstellungsfläche sind die Räume des Arsenals auch für spektakuläre geschichtlich-künstlerische Großausstellungen genutzt worden, z. B. die Ausstellung „Bibliothek des Zamojski-Familienfideikommisses: von Jan bis Jan“, die 2005 anlässlich des 400. Todestags des Stadtgründers Jan Zamoyski veranstaltet worden ist.
